一、電磁加熱技術(shù)簡述

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線圈會產(chǎn)生高速變化的交變磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過導(dǎo)磁性金屬材料時會在金屬體內(nèi)產(chǎn)生無數(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，通過連接線接到電磁線圈上，高頻交流磁場透過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(tǒng)電阻加熱方式與電磁感應(yīng)加熱特點(diǎn)對比

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、PID模擬信號（線性電流“4-20mA”或線性電壓“0-10V”）控制，支持手動無極調(diào)節(jié)功率，支持RS45通訊；

3、IGBT過熱保溫度：80±5℃； 

4、工作頻率：5-40KHz； 

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

6、采用美國德儀DSP處理芯片，全數(shù)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(dú)創(chuàng)的底層算法和防干擾MCU控制； 

9、具有軟啟動加熱/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)品自帶過流、短路、缺相、過壓、欠壓、過熱、線圈開路、抗干擾、防雷擊等多種保護(hù)；

12、可以設(shè)置計(jì)時自動鎖機(jī)功能；  

13、平均無故障時間50000小時以上      

14、日常維護(hù)方法如下：

為了延長設(shè)備運(yùn)行壽命，需要對加熱器進(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、過濾防塵網(wǎng)：確保防塵網(wǎng)無垃圾、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)器過熱保護(hù)

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(rèn)設(shè)備內(nèi)無油霧和粉塵、無凝露

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

5、風(fēng)扇：確定風(fēng)扇運(yùn)作正常、無雜物卡住等

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，無發(fā)黃則表明無油霧和粉塵、無凝露

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選擇，具體選型規(guī)則查看我們的說明書。

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，請以我們的說明書查表所得參數(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)一方向順時針或者逆時針繞制在已經(jīng)包裹在輸油管的絕緣隔熱材料外側(cè)，也可以單獨(dú)繞制在一個圓形絕緣套筒上，還可以分開繞在兩個不同圓形絕緣板套筒上做成開合式線圈（兩個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。使電磁加熱線圈會產(chǎn)生高速變化的交變磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過導(dǎo)磁性金屬材料時會在金屬體內(nèi)產(chǎn)生無數(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線圈會產(chǎn)生高速變化的交變磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過導(dǎo)磁性金屬材料時會在金屬體內(nèi)產(chǎn)生無數(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

按一米長輸油管，在一小時內(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

那么一米長輸油管質(zhì)量就是：9.087Kg

一米長輸油管內(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

將各個參數(shù)代入公式，得到KW電阻=13.44

那么在一小時內(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

那么一米長輸油管質(zhì)量就是：9.087Kg

一米長輸油管內(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

將各個參數(shù)代入公式，得到KW電磁=5.97

那么在一小時內(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)熱時間短，通電就能加熱；線圈本身熱損小，使用壽命長，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)3000萬元，并且輸油管電磁加熱系統(tǒng)使用壽命長，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。

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小時為時間單位

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(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，只需15KW的電磁加熱系統(tǒng)就可以了。

本文由電磁加熱廠家：喆能電磁編輯發(fā)布，本文鏈接：http://m.langyoudh.com/articles/sygdcj.html

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