电磁感应储能热水锅炉的自动化控制

周博超

摘要：随着我国经济快速发展，能源消耗量日益增加，节能环保要求越来越严格，节能环保锅炉也将越来越受到重视，电磁感应锅炉以其温升快、温度高、耗能少、热转换效率高、应用范围广、节能环保、操作简单、易维护、占地小等优点，在锅炉中的应用中越来越广泛，所以更好的了解她、掌握它，会使我们的科技发展水平快速发展起来。

关键词：PLC控制;电磁感应：热水锅炉;节能环保;储能

中图分类号：TM154

文献标识码：A

文章编号：2095-6487（2019）02-0018-02

0引言

文中主要从电磁感应储能热水锅炉工作原理入手，进一步讲述通过PLC控制技术使他实现不同的工作模式，从而达到降低运行费用、节能环保的目的，最后通过多方面进行比较，说明电磁蓄热储能锅炉在未来发展中的优势甲。

1设计原理

1.1电磁加热器结构

电磁加热器主体为棒式往复式管状结构，由铁磁性热载棒体和钢套管与高强度法兰组合焊接加工制成。经先进的焊接工艺处理，加热器的主体具有高强耐压、坚固密封、热应变能力强和抗腐蚀等特点，能承受足够的机械压力和强度。

1.2电磁加热器工作原理

电磁加热器热载体由高温热缆缠绕在铁磁性钢管棒芯上，套入护套钢管内形成磁场闭合回路。由于铁磁性钢管的自身特性，电流通过高温电缆回路作用于电磁热载棒体上，使铁磁性钢管迅速产生强烈的磁滞涡流及磁阻热效应，而热载体释放的杂散磁场经外套钢管屏蔽吸收并产生圆环内集肤效应热，用来直接加热导热油。而电磁加热器消耗的无功电力通过无功功率就地补偿后，其功率因数则达到0.95以上，其所消耗的无功电能直接转换为热能，一并用来加热油介质，因此，其热效率高达98%以上。与阻性加热器相比，在同等加热工艺条件下其平均節电率达10～21%。

1.3电磁加热器加热原理

传统热水锅炉是以煤、重油、清油、可燃气体及.其他可燃材料为加热源，热水为介质，经燃烧火焰加热后输送给热水介质的热设备。

电磁加热储能蓄热锅炉利用磁场感应涡流加热原理，是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的装置。通过加热优质蓄热载体导热油，再由蓄热载体导热油传导热能量至内部结构水循环系统，形成电磁加热式热水锅炉。电磁主板机变频系统首先将输入的220V，50/60Hz的交流电整流变成直流电，再将直流电转换成频率为20-40kHz的高频高压电，高速变化的高频高压电流流过线圈会产生高速变化的交变磁场，当磁场内的磁力线通过导磁性金属材料时会在金属体内产生无数的小涡流，使金属材料本身自行高速发热，从而为金属材料筒内导热油介质加热。经电磁热能转换体聚集热能形成循环，通过热能量传递，将热能量传送给蓄热载体导热油持续加热制造热水，实现电磁加热过程。

1.4电磁蓄热储能热水锅炉控制原理

电磁加热器可根据需求通过功率、结构配置及多组组合连通模式，形成大功率、大流量、大型化高温型电磁加热连续式节能环保装置一电磁蓄热储能热水锅炉。

电磁蓄热储能热水锅炉可实现集中自动化控制：通过PLC系统集中对加热时间、温度、压力、热循环等连锁控制，控制柜面板设置可以显示、调节、操作、报警指示;内部设置电源、保护、驱动、信号转换等器件。控制系统为闭环复反快系统。由温测元件（热电偶）将检测信号的温度信号（mV）传递给智能PID温度控制仪;温控仪依照所确定的固定周期内占空比，输出DC15V、20mA高电平，驱动过零型无触点接触器，以此来控制输出功率。电磁蓄热储能热水锅炉可完全吸收电能、节能环保。组合装置外观整洁美观，结构紧凑合理。

热水通过管路进入储能设备一保温水箱，在用电低谷时期为保温设备储能，峰、平电时使用储能设备热能供热，从而实现利用谷电蓄热储能节能加热，满足洗浴、采暖的长期供热要求。

与现有加热技术相比，在传导、对流、辐射三种热传播方式中，将电磁能转换成可控稳定热能效果最好，蓄热载体导热油谷点加热，峰电放热，具有温升快、温度高、耗能少、热转换效率高、应用范围广、节能环保、易维护等优点。

2工作模式

电磁蓄热储能热水锅炉既可单独控制，又可以组组连通在一起实现集中控制，再配合储能设备达到多种运行模式。

2.1电磁蓄热储能热水锅炉工作模式

电磁蓄热储能热水锅炉操作简单，可通过操作面板直接设置每台电磁锅炉的运行参数，根据实际情况设定每台电磁加热器的功率、工作状态，也可以通过集中控制PLC电气控制实现自动化定时加热、温度、压力、热循环等连锁控制。

2.2电磁蓄热储能热水锅炉热水循环模式

通过西门子PLC与蓄热装置配合使用可以实现在不同条件下的多种循环模式，进一步起到节能降费目的，以用电磁蓄热储能热水锅炉取暖为例，循环模式见下图，通过西门子S7-200编程自动控制电磁阀1-6，可实现三种不同的循环模式。

循环模式一：当供热场所温度较低或在水箱供热过程中为了防止供热场所所温度过低，通过打开电磁阀1.3.6，关闭电磁阀2.4.5直接进行供热，环模式二：在刚刚安装锅炉或低谷电价时，为了储能可通过打开电磁阀2.4.5，关闭电磁阀1.3.6给水箱供热;循环模式三：在峰电时刻，可以关闭电磁蓄热储能热水锅炉加热功能，通过水箱供热，即关闭电磁阀2.6，打开电磁阀1.3.4.5。

3电磁蓄热储能热水锅炉优势

电磁蓄热储能热水锅炉可广”泛应于工业、农业、商业、民用的供热采暖、桑拿浴场等，具有升温快、热效率高、应用范围广、智能控制、样式美观等特点。3.1安全性

电路强弱电隔离，弱点控制强电，安全可靠，软启动软关闭，无启动冲击电流，控制灵活便捷;高频电流在外走，介质在蓄热体内流动，真正做到水电分离。

3.2节能环保

变频电源为20kHz，超出人体正常听力范围，无噪音污染;直接热传导、红外线辐射、强制对流三种方式同时做功，热转化率98.6%，热利用率接近100%，并配有数字温感器装置、恒定温度，节省能源;利用夜间低价用电，使用蓄热设备加热蓄热载体，储存热能量，实现水电分离洁净加热。锅炉进口温水至锅炉出口50-95C自动控制，持续不断按需提供经磁化对人体有益的洁净生活热水，配合电价政策可大幅降低运行成本。传统的热水生产方式普遍以燃煤、燃油、燃气、生物质燃烧制造热水，热能量利用率普遍小于65%，而且传统的燃烧类制造热水设备在使用中控制复杂，自动化程度普遍不高，电磁蓄热储能热水锅炉，无任何污染排放，真正做到节能、环保、减排、降耗。

3.3寿命长

电磁蓄热式产品可配套冷风或水冷散热，延长电子元件使用寿命;产品由PLC及微电脑控制，当电网电压发生变化时，该设备自动调节输入电流，使用寿命普遍可以达到20年，是传统锅炉无法达到的。

3.4运行费用低

电磁感应制热蓄热储能，水加热的同时被磁化，不易形成水垢，节省系统后期维护，热效率高，热能利用率高，维护费用低，相比传统锅炉节省大量费用。3.5健康舒适

电磁蓄热储能热水锅炉在洗浴、采暖系统应用节能高效，相比各种燃烧类型加热方式人体感觉和室内环境更舒适。

4结束语

电磁感应加热锅炉应用的是电磁感应原理，是通过感应达到自身加热的目的，热损失极小，且加热速度快，节能环保、安全可靠、自动化程度高，经过近10年的发展，电磁感应加热锅炉技术日益成熟，加上日后市场的大力需求，电磁感应加热锅炉的市场前景会越来越好。

参考文献

[1]王晓天.基于电磁感应的电力机车储能辅助制动系统[J].内燃机与配件，2018（1）：25-27.

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