管道式電磁加熱器的功率選擇及原理

李磊陳玉玲

1. 沈陽工業(yè)大學通益科技有限公司 2. 沈陽工學院

管道式電磁加熱器的功率選擇及原理

李磊1陳玉玲2

1. 沈陽工業(yè)大學通益科技有限公司 2. 沈陽工學院

管道式電磁加熱器基于電磁感應技術和變頻技術，利用渦流效應，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，實現(xiàn)液體快速及均勻升溫。實物根據(jù)不同場合、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際生產(chǎn)中非常重要。

管道式 電磁感應 換熱器 逆變

1 引言

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

2 管道式電磁加熱器結構與原理

2.1 結構

管道式電磁加熱器由中頻感應電源、換熱器和操作監(jiān)控保護三大部分組成。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鋼管外敷感應線圈和保溫層、內(nèi)置擋流板組成，用來熱能交換；操作監(jiān)控保護由電流互感器、溫控儀表、顯示儀表、中頻控制器等組成。其結構框圖如圖1所示。

圖1 電磁加熱器結構圖

2.2 原理

管道式電磁加熱器電源主電路為AC-DC-AC變頻結構，由整流電路、濾波、逆變電路和保護電路組成。其工作原理是將三相50Hz工頻交流電經(jīng)過三相全控整流橋整流成電壓可調(diào)的脈動直流，再通過電容將脈動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）供給感應線圈。高速變化的電流流過線圈會產(chǎn)生高速變化的磁場，當磁場內(nèi)的磁力線通過導磁的管道式金屬換熱器時，會在管道式金屬換熱器內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)的小渦流，使金屬管道本身自行高速發(fā)熱。當液體在換熱器管道內(nèi)流動時，帶走金屬管道發(fā)出的熱量。

換熱器由DN65厚壁鋼管外敷感應線圈和保溫層、內(nèi)置擋流板組成，整體成螺旋上升結構，用來熱能交換。經(jīng)過設計，使進入換熱器的層流變成紊流，讓熱交換更為充分。當換熱器的出液口溫度達到期望值時，加熱電流慢慢變小。如果熱量不能迅速交換給流過的液體而導致?lián)Q熱器管壁溫度超過設定溫度（例如110℃）時，會自動停止加熱，并發(fā)出報警信號。直到管壁溫度降到安全值時，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跟蹤和調(diào)整功能，保持最高的功率因數(shù)，保證負載節(jié)能高效運行；具有智能式溫度閉環(huán)控制，設有過流、過熱、短路、斷路等自動識別保護功能；具有恒電流和恒溫運行功能，電流和溫度可根據(jù)現(xiàn)場需要自行設定。因此對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，縱坐標的溫度是絕對溫升，橫坐標是液體流量。當液體流經(jīng)電磁加熱器所需溫升為恒定時，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)實際流量及絕對溫升，選擇合適的功率對于電磁加熱器非常重要。

4 管道式電磁加熱器的應用及注意事項

管道式電磁加熱器可應用于油田井口加熱、供暖等循環(huán)水加熱。安裝時應垂直安裝在無劇烈振動與沖擊的場所，其傾斜度不超過5°。使用時環(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，可廣泛應用于實際生產(chǎn)生活中。

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

[2]潘天明,現(xiàn)代感應加熱裝置[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，沈陽工業(yè)大學通益科技有限公司，學士學位，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，碩士學位，研究方向：單片機技術。