一、電磁加熱技術(shù)簡(jiǎn)述

1、電磁加熱技術(shù)介紹

電磁加熱技術(shù)是將220V或380V/50Hz交流電轉(zhuǎn)換成頻率為5-40KHz高頻高壓電，高速變化高頻高壓電流流過(guò)線圈會(huì)產(chǎn)生高速變化的交變磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)的磁力線通過(guò)導(dǎo)磁性金屬材料時(shí)會(huì)在金屬體內(nèi)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的小渦流，使金屬材料本身自行快速發(fā)熱，并且可以根據(jù)具體情況在金屬筒外部包裹一定的隔熱保溫材料，就極大的減少了熱量的散失，提高了熱效率節(jié)電效果十分顯著可達(dá)30％～80％。

電磁加熱系統(tǒng)由兩部分組成：電磁控制器和加熱圈。電磁控制器將工頻交流電整流、濾波、逆變成5~40KHz的高頻交流電，通過(guò)連接線接到電磁線圈上，高頻交流磁場(chǎng)透過(guò)保溫材料作用于金屬管道，使金屬管道自身發(fā)熱。將溫控器反饋的控制信號(hào)直接輸入到電磁控制器，或者PLC直接控制電磁加熱控制器工作。

電磁加熱原理圖

2、傳統(tǒng)電阻加熱方式與電磁感應(yīng)加熱特點(diǎn)對(duì)比

傳統(tǒng)電阻加熱方式 ：

1）耗電的 30-70% 轉(zhuǎn)化為工作熱能

2）加熱必須通過(guò)接觸方式傳遞熱能

3）加熱及冷卻都有慣性現(xiàn)象產(chǎn)生，及升溫降溫都緩慢

4）加熱有死角，不能完全包裹在料筒外層

5）加熱損耗大，壽命短

電磁感應(yīng)加熱：

1）耗電的 95% 轉(zhuǎn)化為工作熱能

2）線圈損耗 ≈ 2%， 控制單元損耗 ≈ 1%，絕緣隔熱層可以將98%的能量保留在金屬筒上。

3）預(yù)熱時(shí)間短，通電就能加熱。

二、電磁加熱器實(shí)物照片、技術(shù)參數(shù)及性能

1、電流與電壓特性：380V以上恒功率輸出，熱效率≥95%； 

2、支持繼電器信號(hào)、PID模擬信號(hào)（線性電流“4-20mA”或線性電壓“0-10V”）控制，支持手動(dòng)無(wú)極調(diào)節(jié)功率，支持RS45通訊；

3、IGBT過(guò)熱保溫度：80±5℃； 

4、工作頻率：5-40KHz； 

5、半橋或全橋串聯(lián)諧振，采取對(duì)稱間接的銅條搭橋設(shè)計(jì)； 

6、采用美國(guó)德儀DSP處理芯片，全數(shù)字嵌入式控制軟件； 

7、采用德國(guó)英飛凌IGBT高集成功率器件； 

8、采用獨(dú)創(chuàng)的底層算法和防干擾MCU控制； 

9、具有軟啟動(dòng)加熱/停止模式； 

10、自帶編碼顯示或按鍵顯示器，可以顯示工作電壓、工作電流、工作頻率、IGBT溫度、等效電感量、負(fù)載匹配狀態(tài)等參數(shù)，便于安裝與調(diào)試；

11、產(chǎn)品自帶過(guò)流、短路、缺相、過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱、線圈開(kāi)路、抗干擾、防雷擊等多種保護(hù)；

12、可以設(shè)置計(jì)時(shí)自動(dòng)鎖機(jī)功能；  

13、平均無(wú)故障時(shí)間50000小時(shí)以上      

14、日常維護(hù)方法如下：

為了延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行壽命，需要對(duì)加熱器進(jìn)行日常維護(hù)，日常維護(hù)的內(nèi)容如下：

檢查項(xiàng)目及內(nèi)容

1、過(guò)濾防塵網(wǎng)：確保防塵網(wǎng)無(wú)垃圾、粉塵、油污堵積，需根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境定期清理，防止機(jī)器過(guò)熱保護(hù)

2、溫度/濕度：確定環(huán)境溫度在0~40℃，相對(duì)濕度在20℃~90℃

3、油霧和粉塵：確認(rèn)設(shè)備內(nèi)無(wú)油霧和粉塵、無(wú)凝露

4、加熱器內(nèi)部：檢查設(shè)備有無(wú)異常發(fā)熱、有無(wú)異常振動(dòng)

5、風(fēng)扇：確定風(fēng)扇運(yùn)作正常、無(wú)雜物卡住等

6、輸入電源：確定輸入電源的電壓和頻率在允許的范圍內(nèi)

7、線圈：檢查線圈是否正常，無(wú)發(fā)黃則表明無(wú)油霧和粉塵、無(wú)凝露

三、加熱線圈選型方法：

1、電磁加熱線圈的繞制：建議使用多股漆包高溫線，線徑的大小根據(jù)加熱器的功率的大小來(lái)選擇，具體選型規(guī)則查看我們的說(shuō)明書(shū)。

2、電磁加熱圈電感參數(shù)：

電感量根據(jù)功率不同、管道材質(zhì)不同，保溫層厚度不同、有不同的電感量要求，請(qǐng)以我們的說(shuō)明書(shū)查表所得參數(shù)為基礎(chǔ)，并根據(jù)感量計(jì)算要求計(jì)算參考電感量。

3、 電磁感應(yīng)加熱線圈繞制方法：在輸油管外部繞著一層20~40mm厚保溫棉，再用高溫布或者非金屬軟板包裹好保溫棉。電磁線按統(tǒng)一方向順時(shí)針或者逆時(shí)針繞制在已經(jīng)包裹在輸油管的絕緣隔熱材料外側(cè)，也可以單獨(dú)繞制在一個(gè)圓形絕緣套筒上，還可以分開(kāi)繞在兩個(gè)不同圓形絕緣板套筒上做成開(kāi)合式線圈（兩個(gè)套筒之間連接使用串聯(lián)方式）。注意電磁加熱線圈的實(shí)際繞制直徑必須比被加熱輸油管大20~40毫米（也就是說(shuō)線圈距離油管的距離就是保溫材料的厚度。當(dāng)然在保證保溫效果的前提下，保溫棉的厚度可以盡量選擇在10~20毫米之間）。

線圈繞制方法圖例

4、 保溫材料：一般使用硅酸鋁，硅酸鈣、陶瓷纖維等材料，特殊應(yīng)用可以采用納米保溫材料或者氣凝膠毯。使用硅酸鋁或陶瓷纖維棉作為保溫時(shí)要使用高溫布綁扎、抽緊、壓實(shí)、平整才可以在上面繞線，要注意整個(gè)輸油管壓實(shí)后的厚度的一致性。壓實(shí)后的保溫棉厚度應(yīng)該厚度基本一致均勻。繞線示例如下：

四、輸油管電磁加熱系統(tǒng)概述

1、結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)由控制柜、溫度傳感器、電磁加熱線圈組成。如下圖所示：

（1）控制柜：

作用一是將380V/50Hz交流電轉(zhuǎn)換成頻率為5-40KHz高頻高壓電，供給電磁加熱線圈。使電磁加熱線圈會(huì)產(chǎn)生高速變化的交變磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)的磁力線通過(guò)導(dǎo)磁性金屬材料時(shí)會(huì)在金屬體內(nèi)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的小渦流，使金屬材料本身自行快速發(fā)熱，達(dá)到給其內(nèi)部流動(dòng)的液體加熱的目的。

作用二是采集輸油管的溫度參數(shù)，根據(jù)設(shè)定值，在達(dá)到某設(shè)定溫度時(shí)關(guān)閉加熱系統(tǒng)或者降低輸出功率，達(dá)到節(jié)能的目的。

（2）溫度傳感器的作用是測(cè)量輸油管溫度，為控制系統(tǒng)提供決策依據(jù)。

（3）電磁加熱線圈的作用是控制柜提供的高速變化高頻高壓電流流過(guò)線圈會(huì)產(chǎn)生高速變化的交變磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)的磁力線通過(guò)導(dǎo)磁性金屬材料時(shí)會(huì)在金屬體內(nèi)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的小渦流，使金屬材料本身自行快速發(fā)熱，并且可以根據(jù)具體情況在金屬筒外部包裹一定的隔熱保溫材料，就極大的減少了熱量的散失，提高了熱效率節(jié)電效果十分顯著可達(dá)30％～80％。

2、標(biāo)準(zhǔn)輸油管電磁加熱系統(tǒng)參數(shù)介紹

一般標(biāo)準(zhǔn)輸油管電磁加熱系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)（也可以根據(jù)用戶要求訂制）

（1）功率：10kW

（2）供電：380V/50Hz

（3）溫度控制：20--150℃，精度±2℃

（4）溫度測(cè)量范圍：-20--300℃，精度±2℃

（5）線圈采用繞制成設(shè)計(jì)感量，繞法根據(jù)輸油管徑現(xiàn)場(chǎng)繞制。

3、輸油管電磁加熱系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)及推廣意義

按一米長(zhǎng)輸油管，在一小時(shí)內(nèi)將液體加熱到某一溫度計(jì)算，看一看電阻式加熱和電磁式加熱分別需要多少電量：

1）電阻式加熱初始加熱所需要的功率

KW電阻=KW1/QV

KW1是液體加熱需要的功率，QV是電轉(zhuǎn)化為熱的效率，取均值50%

KW 1= ( C1*M1*△T + C2*M2*△T )÷ 864/P + P/2+P1

式中：C1、C2分別為容器和介質(zhì)的比熱（Kcal/Kg℃）

M1、M2分別為容器和介質(zhì)的質(zhì)量（Kg）

△T為所需溫度和初始溫度之差（℃）

H為初始溫度加熱到設(shè)定溫度所需要的時(shí)間（h）

P最終溫度下容器的熱散量（Kw）

P1是電阻絲自身升溫所需功率，按試驗(yàn)得0.87 Kw

我們按照標(biāo)準(zhǔn)操作方式取△T=70℃，H=1，按照經(jīng)驗(yàn)P=8，

設(shè)輸油管直徑為73mm，壁厚5.5mm

那么一米長(zhǎng)輸油管質(zhì)量就是：9.087Kg

一米長(zhǎng)輸油管內(nèi)原油質(zhì)量就是：3.018Kg

而原油的比熱C1=0.51，鋼的比熱C2=0.13

將各個(gè)參數(shù)代入公式，得到KW電阻=13.44

那么在一小時(shí)內(nèi)就需要13.44kWh的電量。

2）電磁式加熱初始加熱所需要的功率

KW電磁=KW1/QV

KW1是液體加熱需要的功率，QV是電轉(zhuǎn)化為熱的效率，取均值98%

KW 1= ( C1*M1*△T + C2*M2*△T )÷ 864/P + P/2

式中：C1、C2分別為容器和介質(zhì)的比熱（Kcal/Kg℃）

M1、M2分別為容器和介質(zhì)的質(zhì)量（Kg）

△T為所需溫度和初始溫度之差（℃）

H為初始溫度加熱到設(shè)定溫度所需要的時(shí)間（h）

P最終溫度下容器的熱散量（Kw）

我們按照標(biāo)準(zhǔn)操作方式取△T=70℃，H=1，按照經(jīng)驗(yàn)P=8，

設(shè)輸油管直徑為73mm，壁厚5.5mm

那么一米長(zhǎng)輸油管質(zhì)量就是：9.087Kg

一米長(zhǎng)輸油管內(nèi)原油質(zhì)量就是：3.018Kg

而原油的比熱C1=0.51，鋼的比熱C2=0.13

將各個(gè)參數(shù)代入公式，得到KW電磁=5.97

那么在一小時(shí)內(nèi)就需要5.97kWh的電量。

3)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果得到在同等條件下可以節(jié)約用電KW電阻-KW電磁=13.44-5.97=7.47kWh，

節(jié)電率=7.47/13.44=55%

優(yōu)點(diǎn)：預(yù)熱時(shí)間短，通電就能加熱；線圈本身熱損小，使用壽命長(zhǎng)，熱損耗少；加熱效率高，耗電的 95% 轉(zhuǎn)化為有效工作熱能。

推廣意義：提高了熱效率節(jié)電效果十分顯著可達(dá)30％～80％。按照最低節(jié)能30％計(jì)算，按照每年1億元加熱電費(fèi)計(jì)算，每年就可以節(jié)約電費(fèi)3000萬(wàn)元，并且輸油管電磁加熱系統(tǒng)使用壽命長(zhǎng)，在設(shè)備投資與維護(hù)上又可以節(jié)約一大筆資金，所以輸油管電磁加熱系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的電阻加熱系統(tǒng)是必然趨勢(shì)。

4、以100米輸油管為例計(jì)算所需系統(tǒng)功率

在100米管出口溫度不低于32℃（不結(jié)臘）

以1小時(shí)為時(shí)間單位

以4寸輸油管為對(duì)象分析，里面介質(zhì)是水（高含水原油）

環(huán)境溫度為-30℃

管道熱損失計(jì)算公式

式中：Qs—管道實(shí)際散熱量，Kcal/h·m或W/m

Tj—介質(zhì)維持溫度，℃，設(shè)為32℃

To—冬天最低溫度，℃設(shè)為-30℃

λ—在介質(zhì)維持溫度時(shí)保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，Kcal/h·m·℃或W/m·℃，保溫棉的導(dǎo)熱系數(shù)約為0.15至0.30，計(jì)算取0.2

d—管道外徑，mm取101.6mm

δ—保溫層厚度，mm取50mm

Qs ＝113.68 W/m

那么100米輸油管所需加熱功率為100X113.68=11368W，考慮到轉(zhuǎn)換效率等因素，那么在出口溫度不小于32℃時(shí)，只需15KW的電磁加熱系統(tǒng)就可以了。

本文由電磁加熱廠家：?jiǎn)茨茈姶啪庉嫲l(fā)布，本文鏈接：http://www.mdgd.com.cn/articles/sygdcj.html

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