李磊陳玉玲

1. 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)通益科技有限公司 2. 沈陽(yáng)工學(xué)院

管道式電磁加熱器的功率選擇及原理

李磊1陳玉玲2

1. 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)通益科技有限公司 2. 沈陽(yáng)工學(xué)院

管道式電磁加熱器基于電磁感應(yīng)技術(shù)和變頻技術(shù)，利用渦流效應(yīng)，在換熱器的金屬管道上產(chǎn)生渦流，把電能轉(zhuǎn)化為熱能。流經(jīng)換熱器內(nèi)的液體帶走熱能，實(shí)現(xiàn)液體快速及均勻升溫。實(shí)物根據(jù)不同場(chǎng)合、不同環(huán)境下流量與液體溫升要求，選擇不同功率的電磁加熱器在實(shí)際生產(chǎn)中非常重要。

管道式 電磁感應(yīng) 換熱器 逆變

1 引言

管道式電磁加熱器屬于無(wú)熱源、無(wú)明火加熱技術(shù)，適合于高危防爆場(chǎng)所的設(shè)備加熱；電磁加熱本身并不發(fā)熱，不存在高溫狀態(tài)下易氧化等問(wèn)題，具有使用壽命長(zhǎng)、升溫速率快、維修簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；由于交變電磁場(chǎng)的作用，極大的消弱了液體中金屬離子的結(jié)合力，不會(huì)形成水垢。本加熱器不屬于壓力容器范疇，免除傳統(tǒng)加熱爐的缺點(diǎn)，安全可靠。

2 管道式電磁加熱器結(jié)構(gòu)與原理

2.1 結(jié)構(gòu)

管道式電磁加熱器由中頻感應(yīng)電源、換熱器和操作監(jiān)控保護(hù)三大部分組成。中頻加熱電源是把50Hz的工頻電轉(zhuǎn)化為0～20000Hz之間可調(diào)的中頻電源；換熱器由DN65鋼管外敷感應(yīng)線圈和保溫層、內(nèi)置擋流板組成，用來(lái)熱能交換；操作監(jiān)控保護(hù)由電流互感器、溫控儀表、顯示儀表、中頻控制器等組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 電磁加熱器結(jié)構(gòu)圖

2.2 原理

管道式電磁加熱器電源主電路為AC-DC-AC變頻結(jié)構(gòu)，由整流電路、濾波、逆變電路和保護(hù)電路組成。其工作原理是將三相50Hz工頻交流電經(jīng)過(guò)三相全控整流橋整流成電壓可調(diào)的脈動(dòng)直流，再通過(guò)電容將脈動(dòng)的直流電濾波變成光滑平穩(wěn)的直流電送到單相逆變橋，最后通過(guò)逆變橋?qū)⒅绷麟娮兂蓡蜗囝l率可調(diào)的中頻交流電（0.5K～2KHz）供給感應(yīng)線圈。高速變化的電流流過(guò)線圈會(huì)產(chǎn)生高速變化的磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)的磁力線通過(guò)導(dǎo)磁的管道式金屬換熱器時(shí)，會(huì)在管道式金屬換熱器內(nèi)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的小渦流，使金屬管道本身自行高速發(fā)熱。當(dāng)液體在換熱器管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，帶走金屬管道發(fā)出的熱量。

換熱器由DN65厚壁鋼管外敷感應(yīng)線圈和保溫層、內(nèi)置擋流板組成，整體成螺旋上升結(jié)構(gòu)，用來(lái)熱能交換。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，使進(jìn)入換熱器的層流變成紊流，讓熱交換更為充分。當(dāng)換熱器的出液口溫度達(dá)到期望值時(shí)，加熱電流慢慢變小。如果熱量不能迅速交換給流過(guò)的液體而導(dǎo)致?lián)Q熱器管壁溫度超過(guò)設(shè)定溫度（例如110℃）時(shí)，會(huì)自動(dòng)停止加熱，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。直到管壁溫度降到安全值時(shí)，再次加熱。

3 管道式電磁加熱器功率選型

管道式電磁加熱器具有自動(dòng)跟蹤和調(diào)整功能，保持最高的功率因數(shù)，保證負(fù)載節(jié)能高效運(yùn)行；具有智能式溫度閉環(huán)控制，設(shè)有過(guò)流、過(guò)熱、短路、斷路等自動(dòng)識(shí)別保護(hù)功能；具有恒電流和恒溫運(yùn)行功能，電流和溫度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要自行設(shè)定。因此對(duì)于加熱升溫及功率要求，通常根據(jù)圖2選擇功率與調(diào)節(jié)流量。

圖2 溫度流量圖

如圖2所示，縱坐標(biāo)的溫度是絕對(duì)溫升，橫坐標(biāo)是液體流量。當(dāng)液體流經(jīng)電磁加熱器所需溫升為恒定時(shí)，可根據(jù)液體的流量在圖2中選擇合適的電磁加熱器。因此根據(jù)實(shí)際流量及絕對(duì)溫升，選擇合適的功率對(duì)于電磁加熱器非常重要。

4 管道式電磁加熱器的應(yīng)用及注意事項(xiàng)

管道式電磁加熱器可應(yīng)用于油田井口加熱、供暖等循環(huán)水加熱。安裝時(shí)應(yīng)垂直安裝在無(wú)劇烈振動(dòng)與沖擊的場(chǎng)所，其傾斜度不超過(guò)5°。使用時(shí)環(huán)境的溫度在-40℃～55℃范圍之內(nèi)。管道式電磁加熱器具有體積小、安裝方便、溫度提升均勻等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)生活中。

[1]閆傳新,改善單井井口加熱爐加熱效率狀況[J].中國(guó)科技博覽,2010（11）:11

[2]潘天明,現(xiàn)代感應(yīng)加熱裝置[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1996:94-104

李磊，1980年生，男，漢族，遼寧省鐵嶺市，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)通益科技有限公司，學(xué)士學(xué)位，研究方向：電氣控制。

陳玉玲(通訊作者)，1981年生，女，漢族，遼寧省凌源市，教師，講師，碩士學(xué)位，研究方向：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)。