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(xiàn)圈會(huì )產(chǎn)生高速變化的交變磁場(chǎng)，當磁場(chǎng)內的磁力線(xiàn)通過(guò)導磁性金屬材料時(shí)會(huì )在金屬體內產(chǎn)生無(wú)數的小渦流，使金屬材料本身自行快速發(fā)熱，并且可以根據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，提高了熱效率節電效果十分顯著(zhù)可達30％～80％。

電磁加熱系統由兩部分組成：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(xiàn)接到電磁線(xiàn)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、傳統電阻加熱方式與電磁感應加熱特點(diǎn)對比

傳統電阻加熱方式 ：

1）耗電的 30-70% 轉化為工作熱能

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

電磁感應加熱：

1）耗電的 95% 轉化為工作熱能

2）線(xiàn)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、PID模擬信號（線(xiàn)性電流“4-20mA”或線(xiàn)性電壓“0-10V”）控制，支持手動(dòng)無(wú)極調節功率，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，采取對稱(chēng)間接的銅條搭橋設計； 

6、采用美國德儀DSP處理芯片，全數字嵌入式控制軟件； 

7、采用德國英飛凌IGBT高集成功率器件； 

8、采用獨創(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、負載匹配狀態(tài)等參數，便于安裝與調試；

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

12、可以設置計時(shí)自動(dòng)鎖機功能；  

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

14、日常維護方法如下：

為了延長(cháng)設備運行壽命，需要對加熱器進(jìn)行日常維護，日常維護的內容如下：

檢查項目及內容

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

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

3、油霧和粉塵：確認設備內無(wú)油霧和粉塵、無(wú)凝露

4、加熱器內部：檢查設備有無(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

7、線(xiàn)圈：檢查線(xiàn)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(xiàn)圈選型方法：

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

2、電磁加熱圈電感參數：

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

3、 電磁感應加熱線(xiàn)圈繞制方法：在輸油管外部繞著(zhù)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(xiàn)按統一方向順時(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，也可以單獨繞制在一個(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(xiàn)圈（兩個(gè)套筒之間連接使用串聯(lián)方式）。注意電磁加熱線(xiàn)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(xiàn)圈距離油管的距離就是保溫材料的厚度。當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(xiàn)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(xiàn)，要注意整個(gè)輸油管壓實(shí)后的厚度的一致性。壓實(shí)后的保溫棉厚度應該厚度基本一致均勻。繞線(xiàn)示例如下：

四、輸油管電磁加熱系統概述

1、結構

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

（1）控制柜：

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

作用二是采集輸油管的溫度參數，根據設定值，在達到某設定溫度時(shí)關(guān)閉加熱系統或者降低輸出功率，達到節能的目的。

（2）溫度傳感器的作用是測量輸油管溫度，為控制系統提供決策依據。

（3）電磁加熱線(xiàn)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(xiàn)圈會(huì )產(chǎn)生高速變化的交變磁場(chǎng)，當磁場(chǎng)內的磁力線(xiàn)通過(guò)導磁性金屬材料時(shí)會(huì )在金屬體內產(chǎn)生無(wú)數的小渦流，使金屬材料本身自行快速發(fā)熱，并且可以根據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，提高了熱效率節電效果十分顯著(zhù)可達30％～80％。

2、標準輸油管電磁加熱系統參數介紹

一般標準輸油管電磁加熱系統技術(shù)指標（也可以根據用戶(hù)要求訂制）

（1）功率：10kW

（2）供電：380V/50Hz

（3）溫度控制：20--150℃，精度±2℃

（4）溫度測量范圍：-20--300℃，精度±2℃

（5）線(xiàn)圈采用繞制成設計感量，繞法根據輸油管徑現場(chǎng)繞制。

3、輸油管電磁加熱系統優(yōu)點(diǎn)及推廣意義

按一米長(cháng)輸油管，在一小時(shí)內將液體加熱到某一溫度計算，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，按試驗得0.87 Kw

我們按照標準操作方式取△T=70℃，H=1，按照經(jīng)驗P=8，

設輸油管直徑為73mm，壁厚5.5mm

那么一米長(cháng)輸油管質(zhì)量就是：9.087Kg

一米長(cháng)輸油管內原油質(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)參數代入公式，得到KW電阻=13.44

那么在一小時(shí)內就需要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）

我們按照標準操作方式取△T=70℃，H=1，按照經(jīng)驗P=8，

設輸油管直徑為73mm，壁厚5.5mm

那么一米長(cháng)輸油管質(zhì)量就是：9.087Kg

一米長(cháng)輸油管內原油質(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)參數代入公式，得到KW電磁=5.97

那么在一小時(shí)內就需要5.97kWh的電量。

3)根據以上計算結果得到在同等條件下可以節約用電KW電阻-KW電磁=13.44-5.97=7.47kWh，

節電率=7.47/13.44=55%

優(yōu)點(diǎn)：預熱時(shí)間短，通電就能加熱；線(xiàn)圈本身熱損小，使用壽命長(cháng)，熱損耗少；加熱效率高，耗電的 95% 轉化為有效工作熱能。

推廣意義：提高了熱效率節電效果十分顯著(zhù)可達30％～80％。按照最低節能30％計算，按照每年1億元加熱電費計算，每年就可以節約電費3000萬(wàn)元，并且輸油管電磁加熱系統使用壽命長(cháng)，在設備投資與維護上又可以節約一大筆資金，所以輸油管電磁加熱系統取代傳統的電阻加熱系統是必然趨勢。

4、以100米輸油管為例計算所需系統功率

在100米管出口溫度不低于32℃（不結臘）

以1小時(shí)為時(shí)間單位

以4寸輸油管為對象分析，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，℃，設為32℃

To—冬天最低溫度，℃設為-30℃

λ—在介質(zhì)維持溫度時(shí)保溫材料的導熱系數，Kcal/h·m·℃或W/m·℃，保溫棉的導熱系數約為0.15至0.30，計算取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的電磁加熱系統就可以了。

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

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