一种加热管的控制方法及加热系统与流程

[0001]
本发明涉及加热方法技术领域，尤其涉及一种加热管的控制方法及加热系统。


背景技术：

[0002]
加热管是在无缝金属管(碳钢管、钛管、不锈钢管、铜管)内装入电热丝，空隙部分填满有良好导热性和绝缘性的氧化镁粉后缩管而成，再加工成用户所需要的各种形状。加热管具有结构简单、热效率高、机械强度好、对恶劣的环境有良好的适应性等优点，可用于各种液体和酸碱盐的加热，同时也适应低熔点的金属加热融化。
[0003]
金属设备需要加热时，通常采用的方式为：加热管经过通电后产生热量，通过热传导方式将热量传递到被加热设备，达到需求的温度值。具体流程为：如图4所示，被加热设备测温传感器监测被加热设备的温度，直接或间接控制控制器的输出，此输出与加热管直接连接，使加热管接通电源，产生的热量通过热传导方式传递至被加热设备。其中，控制器是指接触器、固态继电器或调功器等电气元件。其中接触器和固态继电器控制方式不改变供电电压值。调功器分为过零触发和移相触发两种方式，过零触发不改变供电电压。
[0004]
在不改变加热管供电电压的方式下，在加热过程中，当被加热设备测温传感器与目标温度与实际温度相差比较大的时候，其温度曲线和加热管两端通电时间如图5所示，在最初的加温过程中，目标温度与实际温度相差较大，为了更快地达到升温效果，促使加热管快速产生热量，此时控制器长时间处于输出状态，加热管通电时间单次较长。
[0005]
但是，局限于被加热设备的热传导速度，加热管自身产生热量速度远远大于传递到被加热设备的热量，此时会导致加热管温度不断升高。加热管内部填充的氧化镁粉一般为电工级氧化镁，电工级氧化镁指电熔结晶氧化镁块经破碎并对不同颗粒尺寸或数目按一定比例配合，直接改性后用于管状电热元件中作为在高温下导热的绝缘介质。加热管内填充的电工级氧化镁气孔率正常情况下为15％，当加热管温度充分高(800-1000℃)的时候，气孔中的氧气与电阻丝及管材发生作用，致使加热管内部部分氧压下降，当氧压下降至10-19
～10-13
ata时，氧化具备了还原分解的条件，氧化镁粉开始发黑，致使加热管的绝缘下降和恶化，最终导致漏电流增加。当有漏电流且比较大，人员误接触被加热设备或与之有金属直接连接的设备时，会导致人身触电，引起重大事故。并且,长期存在漏电流现象，会影响在同一个系统内部的传感器等设备的信号精度。


技术实现要素：

[0006]
有鉴于此，本发明实施例提供一种加热管的控制方法及加热系统，至少部分解决现有技术中存在的问题。
[0007]
本发明的目的在于提供一种加热管的控制方法，用于对电加热管进行控制，所述电加热管以配置通电时长间隔通电、断电的方式对所述被加热对象进行加热，所述加热控制方法包括：设定目标温度值a，测量被加热对象的实时温度值d，通过目标温度值a和实时温度值d的差值设定电加热管在设定功率下的加热速率f；通过加热速率f设定阈值b和波动
容忍值e，所述波动容忍值e大于0且小于所述设定阈值b；根据所述目标温度值a与所述设定阈值b获得目标温度下阈值a-b；根据实时温度值d和所述波动容忍值e获得工况上容忍值d+e；根据所述目标温度下阈值、所述工况上容忍值和所述加热速率，得到配置通电时长t；根据所述配置通电时长t，设定所述电加热器的配置断电时长；在所述实时温度值d未达到所述目标温度值a时，循环执行上述步骤，直至所述实时温度值d达到所述目标温度值a。
[0008]
本发明所提供的的加热管的控制方法，还具有这样的特征，所述配置通电时长t按照下述公式计算：t＝(a-nb-d)/f；n初始值取1，当a-nb小于工况上容忍值d+e，n取1，否则，令n＝n+1，再执行上述步骤，直至a-nb小于目标温度下阈值。
[0009]
本发明所提供的加热管的控制方法，还具有这样的特征，所述配置通电时长t按照下述公式计算：t＝ne/f；n初始值取1，当d+ne不小于目标温度下阈值a-b，n取1，否则，令n＝n+1，再执行上述步骤，直至d+ne不小于目标温度下阈值，得到n的取值。
[0010]
本发明所提供的的加热管的控制方法，还具有这样的特征，所述配置通电时长t与所述配置断电时长相同。
[0011]
本发明所提供的的加热管的控制方法，还具有这样的特征，所述配置断电时长根据所述加热管的实时温度设定，用于在断电时长内将所述加热管的实时温度降至加热管的温度安全阈值内。
[0012]
本发明的另一目的在于，提供一种存储介质，其中存储有多条指令，用于以配置通电时长间隔通电、断电的方式对所述被加热对象进行加热，所述存储介质上存储有可实现如上述任一项所述方法的程序代码。
[0013]
本发明的另一目的在于，提供一种加热管的加热控制装置，所述控制装置包括上述存储介质，用于对加热管加热过程的通电、断电控制。
[0014]
本发明的另一目的在于，提供一种加热管的加热系统，所述系统包括：热模块，设有加热管，用于加热被加热对象；数据采集模块，设置在所述加热管以及所述被加热对象上，用于采集加热过程中的温度数据；以及控制模块，与所述数据采集模块和所述加热模块相连，用于通过所述数据采集模块所采集的数据生成所述加热模块的工作命令，其中，所述控制模块用于对电加热管进行控制，所述电加热管以配置通电时长间隔通电、断电的方式对所述被加热对象进行加热，加热方法如下：设定目标温度值a，测量被加热对象的实时温度值d，通过目标温度值a和实时温度值d的差值设定电加热管在设定功率下的加热速率f；通过加热速率f设定阈值b和波动容忍值e，所述波动容忍值e大于0且小于所述设定阈值b；根据所述目标温度值a与所述设定阈值b获得目标温度下阈值a-b；根据实时温度值d和所述波动容忍值e获得工况上容忍值d+e；根据所述目标温度下阈值、所述工况上容忍值和所述加热速率，得到配置通电时长t；根据所述配置通电时长t，设定所述电加热器的配置断电时长；在所述实时温度值d未达到所述目标温度值a时，循环执行上述操作，直至所述实时温度值d达到所述目标温度值a。
[0015]
本发明所提供的加热管的加热系统，还具有这样的特征，所述加热系统还包括告警模块，所述告警模块与所述数据采集模块相连，若所述数据采集模块所采集的数据超过阈值则告警。
[0016]
本发明所提供的加热管的加热系统，还具有这样的特征，所述告警模块的阈值包括所述加热管的温度和所述加热管外绝缘套的绝缘数据。
[0017]
有益效果
[0018]
本发明所提供的加热管的控制方法，通过实时调整加热管的通电时间和断电时间，从而使加热管不会长时间处于输出状态。只进行一次写入目标温度值的操作，流程内部自行调整控制温度值，得到实时的通电时间和断电时间，有效避免了人为调整参数不及时的现象，更有效的提高了加热管安全加热的效果。
附图说明
[0019]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0020]
图1为本发明所提供的加热管的控制方法的流程图；
[0021]
图2为本发明实施例的加热管的控制方法的加热控制执行图；
[0022]
图3为本发明实施例工作时的温度和加热管通电时间示意图；
[0023]
图4为现有技术中加热管的加热示意图；
[0024]
图5为现有技术中温度曲线和加热管通电时间示意图。
具体实施方式
[0025]
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0026]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本发明，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0028]
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0029]
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
[0030]
本发明实施例提供一种加热管的控制方法，用于对电加热管进行控制，所述电加
热管以配置通电时长间隔通电、断电的方式对所述被加热对象进行加热，如图1所示，所述加热控制方法包括：
[0031]
设定目标温度值a，测量被加热对象的实时温度值d；
[0032]
通过目标温度值a和实时温度值d的差值设定电加热管在设定功率下的加热速率f；目标温度值a减去实时温度值d得到了此次升温的实际温差值，根据实际温差值的大小以及实际需要，设定加热速率f。一般来说，实际温差值较大时，为了节省加热时间，需要将加热速率设定的较大；实际温差值较小时，加热速率f的设定较小。另外，加热速率的设定还要考虑被加热对象的比热容。
[0033]
通过加热速率f设定阈值b和波动容忍值e，所述波动容忍值e大于0且小于所述设定阈值b；波动容忍值e在升温过程中，根据目标温度值a和设定阈值b的差值随时调整。
[0034]
根据所述目标温度值a与所述设定阈值b获得目标温度下阈值a-b；
[0035]
根据实时温度值d和所述波动容忍值e获得工况上容忍值d+e；
[0036]
根据所述目标温度下阈值、所述工况上容忍值和所述加热速率，得到配置通电时长t；
[0037]
根据所述配置通电时长t，设定所述电加热器的配置断电时长；
[0038]
在所述实时温度值d未达到所述目标温度值a时，循环执行上述操作，直至所述实时温度值d达到所述目标温度值a。
[0039]
在上述实施例中，在加热过程中，控制器处于输出与不输出交替进行，使加热管两端多次进行通电与断电交替工作，从而保证加热管不会由于单次通电时间过长而导致温度过高，避免产生漏电流现象。通过将目标温度进行循环做差，使得直接或间接控制控制器(d)的数值与实时温度值之间差距不大，从而使控制器(d)不会长时间处于输出状态。只进行一次写入目标温度值的操作，流程内部自行调整控制温度值，有效避免了人为调整参数不及时地的现象，更有效地提高了加热管地安全加热地效果。其中，漏电流是指通过保护地导体接地的电流，在没有接地连接的情况下，电路可以通过任何导体(包括人体)或非导体的表面流入大地。
[0040]
在本发明的另一实施例中，根据目标温度下阈值、所述工况上容忍值和所述加热速率得到实际目标温度值，配置通电时长t通过实际目标温度值与实时温度值d的差值计算所得，如图2所示，为该实施例所提供的加热管控制方法的流程示意图。实际目标温度值计算步骤如下：
[0041]
将目标温度a写入控制系统；
[0042]
目标温度a减去设定阈值b，得到目标温度下阈值a-b；
[0043]
将实时温度值d和波动容忍值e做和，得到工况上容忍值d+e；
[0044]
当a-b小于工况上容忍值d+e时，则目标温度下阈值a-b即为实际目标温度值，将目标温度下阈值a-b输入控制器，该阶段的加热温差值为a-b-d，则此次配置通电时长t＝(a-b-d)/f；
[0045]
当a-b不小于工况上容忍值d+e时，则将目标温度下阈值a-b递减b，即a-nb(其中，n此时为大于1的自然数)，直至a-nb小于工况上容忍值d+e时，则目标温度下阈值a-nb即为实际目标温度值，将a-nb输入控制器，该阶段的加热温差值为a-nb-d，则此次配置通电时长t＝(a-nb-d)/f；
[0046]
在上述实施例中，通过循环做差，虚拟产生新的目标值，同时按照逻辑关系不断调整控制器的参数，安全实现最终目的。
[0047]
在本发明的另一实施例中，根据目标温度下阈值、所述工况上容忍值和所述加热速率得到实际目标温度值，配置通电时长t通过实际目标温度值与实时温度值d的差值计算所得。在该实施例中，实际目标温度值通过实时温度值和波动容忍值的循环做得到，具体步骤如下：
[0048]
将目标温度a写入控制系统；
[0049]
目标温度a减去设定阈值b，得到目标温度下阈值a-b；
[0050]
实时温度值d和波动容忍值e做和，得到工况上容忍值d+e；
[0051]
当d+e不小于目标温度下阈值a-b时，则工况上容忍值d+e即为实际目标温度值，将d+e输入控制器，该阶段的加热温差值为d+e-d，即e，则此次配置通电时长t＝e/f；
[0052]
当d+e小于目标温度下阈值a-b时，则将工况上容忍值d+e递增e，即d+ne(其中，n此时为大于1的自然数)，直至d+ne不小于工温度下阈值a-b时，则工况上容忍值d+ne即为实际目标温度值，将d+ne输入控制器，该阶段的加热温差值为d+ne-d，即ne，则此次配置通电时长t＝ne/f。
[0053]
在上述实施例中，通过循环做和，虚拟产生新的目标值，同时按照逻辑关系不断调整控制器的参数，安全实现最终目的。
[0054]
在本发明的另一实施例中，如图3所示，所述配置通电时长t与所述配置断电时长相同。
[0055]
在本发明的另一实施例中，所述配置断电时长根据所述加热管的实时温度设定，用于在断电时长内将所述加热管的实时温度降至加热管的温度安全阈值内。加热管的温度安全阈值指的是加热管在该阈值温度下可以安全工作的温度，高于该阈值温度，则加热管内的氧气与电阻丝及管材发生作用，使得加热管内部部分氧压下降，氧化镁粉开始发黑，进而导致加热管的绝缘下降和恶化在该实施例中，根据加热管的实时温度设定配置断电时长，能保证加热管的温度保持在安全范围之内，若配置通电时长范围内，加热时间长，导致的加热管的加热温度高，则延长配置断电时长，使得加热管的温度降至安全范围后再进行下一阶段的加热。
[0056]
进一步的，本发明还提供了一种存储介质，其中存储有多条指令，用于以配置通电时长间隔通电、断电的方式对所述被加热对象进行加热，所述存储介质上存储有可实现本发明所述方法的程序代码。
[0057]
进一步的，基于上述本发明所提供的方法，本发明还提出了一种加热管的加热控制装置，该控制装置包括存储有可实现本发明所述方法的程序代码的存储介质，用于对所述加热管加入过程中的通电、断电控制。
[0058]
进一步的，基于本申请所提供的方法，本申请还提供了一种加热管的加热系统，该系统包括：热模块，设有加热管，用于加热被加热对象；数据采集模块，设置在所述加热管以及所述被加热对象上，用于采集加热过程中的温度数据；以及控制模块，与所述数据采集模块和所述加热模块相连，用于通过所述数据采集模块所采集的数据生成所述加热模块的工作命令，其中，所述控制模块用于对电加热管进行控制，所述电加热管以配置通电时长间隔通电、断电的方式对所述被加热对象进行加热，加热方法如下：设定目标温度值a，测量被加
热对象的实时温度值d，通过目标温度值a和实时温度值d的差值设定电加热管在设定功率下的加热速率f；通过加热速率f设定阈值b和波动容忍值e，所述波动容忍值e大于0且小于所述设定阈值b；根据所述目标温度值a与所述设定阈值b获得目标温度下阈值a-b；根据实时温度值d和所述波动容忍值e获得工况上容忍值d+e；根据所述目标温度下阈值、所述工况上容忍值和所述加热速率，得到配置通电时长t；根据所述配置通电时长t，设定所述电加热器的配置断电时长；在所述实时温度值d未达到所述目标温度值a时，循环执行上述操作，直至所述实时温度值d达到所述目标温度值a。
[0059]
进一步的，所述加热系统还包括告警模块，所述告警模块与所述数据采集模块相连，若所述数据采集模块所采集的数据超过阈值则告警。
[0060]
进一步的，所述告警模块的阈值包括所述加热管的温度和所述加热管外绝缘套的绝缘数据。在上述实施例中，加热管的阈值设定，使得加热管的温度保持在加热管的安全范围之内，使得加热管的温度不会过高，不会发生气孔中的氧气与电阻丝及板材发生左右的情况；绝缘阈值的设定，监控了加热管的绝缘层的绝缘情况，在加热管发生漏电的时候能及时进行处理，防止发生人员误接触导致的人身触电，引起重要事故的情况。
[0061]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。