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计重设备电加热系统在弯板式秤台中的应用
2019-08-29 09:29:24 伟德国际1946开户: 作者: 【 】 浏览:0次 评论:0

1 计重秤台电加热系统的组成

计重秤台电加热系统由电热带、数字温度显示调节仪、电源插座模块等组成。根据弯板式计重秤台开挖深度我们选择了加强电加热带。

2 电加热系统各部分工作原理

2.1 电加热带

电加热带主要由电热材料和绝缘材料等组成, 电热材料为镍铬合金带, 绝缘材料为多层无碱玻璃纤维。合金带有多根, 平行排列构成, 这种结构可实现任意切割长度使用。通电后, 电热材料可均匀升温, 实现加热的功能。

2.2 数字温度显示调节仪

调节仪完成热电阻信号的整理和信号的放大, 并将信号分成两路, 一路显示温度数值, 一路与预定值对比, 当温度小于预定值时, 直接出发加热功能, 并通过指示灯显示状态。

图1 温度显示调节仪工作原理图

图1 温度显示调节仪工作原理图  下载原图

2.3 电源插座模块

计重控制箱内的接线端子排上通常由3至4个电源插座模块组成, 此结构既能方便电加热带直接接入电气控制箱, 又能满足日常维修的其他用电设备的接入。此模块化电源插座采用冷轧坚固外壳, 灰色环保均匀喷涂, 内置保险管和LED电源指示灯, 超载自动断电更换便捷。

3 计重秤台电加热系统的设计方案

3.1 计重秤台选用电加热带的长度及功率的确定:

根据空间加热计算方法, 利用公式可算出所需总发热功率:

总需热量=基坑散热量+传感器吸热量+基坑内空气加热量+补充空气加热量

3.1.1 基坑散热量计算:

基坑散热量=散热系数×基坑面积× (工作温度—环境温度)

散热系数=0.05W (m2/℃) , 相当于:0.05J (m2/℃) , 基坑面积=1.44m2, 工作温度20℃, 环境温度0℃。

基坑散热量=0.05×1.44× (20-0) =1.44 (J/小时)

3.1.2 传感器吸热量计算:

传感器吸热量=铁比热×工件重量× (所需温度—环境温度)

铁比热:460J (kg/℃) , 工件重量:75kg, 所需温度:20℃, 环境温度0℃。

传感器吸热量=460×75× (20-0) =690000 (J/小时)

3.1.3 空气加热量计算:

空气加热量=空气比热×空气重量× (所需温度-环境温度)

空气比热:1006J (kg/℃) ;

空气重量=密度×基坑体积× (9.8N/kg) =1.293×0.288×9.8≈3.65kg;

所需温度:20℃, 环境温度0℃。

空气加热量=1006×3.65× (20-0) =73438 (J/h)

3.1.4 空气补充加热量

空气补充加热量=每小时补充的空气×空气比热× (所需温度—环境温度) =0.288×1006× (20-0) =5795 (J/h)

3.1.5 总需热量

总需热量=基坑散热量+传感器吸热量+基坑内空气加热量+补充空气加热量=1.44+690000+73438+5795=769234.44 (J/h)

3.1.6 总加温所需功率

其它耗损系数:1.2, 热量余数:1.07, 发热体热效率:90%, 1kW/小时所产生的热量:3600000J。

根据弯板式计重秤台的基坑尺寸和收费现场的实际情况, 选用屏蔽防爆型电加热带, 采用环绕称重传感器的方式布放, 实际需要电加热带11m, 每米功率0.03kW左右, 总发热功率可达0.33kW, 可满足基坑内所需热量。

3.2 电加热系统供电方式及温度控制器的设计

收费站现有供电方式为收费设备用电是经过UPS设备供电, 照明设备是市电直供。电加热带可选用其中一种方式供电, 经分析应首选采用UPS设备供电, 因为市电停电后UPS设备可利用后备电池继续为设备供电。目前收费站机电系统UPS所带负载占整个UPS总功率的30%-35%, 单个收费车道涉及所有外部设备经计算总功率不超过1kW, 根据以上计算, 电加热带功率小于0.33kW, UPS整体负载不超过50%, 满足高速公路机电系统规范中UPS电源负载的配置要求。

温度控制器需结合计重控制箱中的设备摆放情况进行安装, 原则是在不影响其他电气设备摆放的前提下, 选择便于使用和后期维护的位置, 通常计重控制仪表安装在整个控制箱的顶部, 因此根据现有各设备的位置和温度控制器的体积选择在计重控制仪表的下方安装温度控制器, 这样既保证了整个箱体的整齐, 又保持了箱体内线缆铺设的一致性和整体性。

4 计重秤台电加热系统的安装与调试

4.1 加热带的安装

根据计重秤台的结构, 将加强电加热带从计重控制箱开始通过管道井引至秤体下方, 在每个秤体下方绕传感器顺时针方向盘带一圈, 根据弯板式秤台结构, 无须将电加热带分解, 前后两块弯板用一根电加热带布放即可。在安装的过程中要注意所盘电加热带要均匀分布, 如遇电热带需要盘留的情况, 电加热带之间要保留2~3mm的距离, 以便在使用数字显示调节仪调节温度时, 发挥电加热带的最大加热性能。

在安装电热带之前, 应首先打扫秤体内的污物然后再安装电热带, 安装时要保证绝缘层的完好性, 为提高发热效率, 可先用铝粘胶带粘贴发热带来增大接触传热面积, 再用尼龙扎带固定, 电加热带外屏蔽层必须严格接地, 防止出现短路情况, 并与其他配件和易拆部件留有足够余量, 电热带与电热带之间连接或与电线连接处须用热缩绝缘套管封上保证绝缘性。

4.2 数字温度显示调节仪的安装

计重控制箱上方有计重仪表设备, 下方分别布置车辆检测器和传感器接线端子等接线排。因此在计重仪表左侧中上位置贴近箱壁处安装温度控制器, 这样可以节省控制箱内的使用空间, 同时也便于维护人员的日常操作设备。温度控制器的工作环境应满足干燥, 通风和无腐蚀气体的空间内。

4.3 电源插座模块的安装

电源插座模块在整个系统中看似简单, 但是也是电加热系统不可或缺的重要组成部件。因为电加热开关需要插在两孔插座上, 每条车道的收费亭单独控制。另外配置电加热保险控制开关, 当加热带功率超出额定功率时, 电加热保险开关将此信号反馈给温度控制器, 温度控制器就会根据提示报警, 发出蜂鸣声, 系统维护员可以根据此情况将温度控制器温度提高或是降低。

5 结语

采用电加热带对计重收费系统进行温度调节, 保证计重收费系统始终保持正常运转, 是有效解决北方冬季计重秤台冻结的有效手段之一。唐港高速公路计重收费系统采用了电加热以后, 没有因为传感器上冻的原因造成计重收费系统无法正常使用, 从而减少了冬季清理计重基坑费用, 节约了成本, 经过一个冬季的实践, 计重系统设备运转情况良好。

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