CN108361986A - 一种导热油换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种导热油换热系统，可以包括：加热模块和冷却模块；加热模块包括加热组件，加热组件的出液口通过管路连通有被加热件，被加热件连接有第一循环泵，第一循环泵与加热组件的回流口连通；加热组件的出液口与冷却模块的进口管路连通，冷却模块上依次串行连接有第二循环泵和冷却器，冷却器连接有被冷却件，被冷却件与冷却模块的出口管路连通，冷却模块的出口管路与加热组件的回流口连接；加热模块与冷却模块并行设置。本发明提供的导热油换热系统，使换热系统节能、热效率高、传热均匀并可精确控制温度。

Description

一种导热油换热系统

技术领域

本发明涉及换热技术领域，特别是涉及一种导热油换热系统。

背景技术

随着我国化工工业的发展，在换热系统中对热载体的要求越来越严格，即：安全运行、恒温加热、不允许被火焰直接供热。且随着现代生产设备的逐步扩大，需要的热负荷也越来越大。现有的热载体加热模块中常用电加热、蒸汽加热等方式将热能传递给工件。

在电加热模块中，耗电量大、成本高、热能损失大，且电加热在工作中不可避免出现过冲、温控滞后的情况，尤其在大型设备中当电流过大时容易产生局部高温和加热死角。

在蒸汽加热模块中，随着温度的升高，水蒸气的压力急剧上升，180℃时水的饱和蒸汽压力是1MPa，到了311℃时饱和蒸汽压力是10MPa，温度继续升高则对系统的蒸汽压力有更高的要求。这样加热设备及用热设备的换热材料、设备的压力等级、制造要求都将随之提高，并且系统结构复杂，投资费用高管理不便，危险性极大，而且冷凝水的回收技术及装置管理上都存在较大困难，热效率只能达到70％左右，当温度达到200℃以上时，用蒸汽加热已存在着致命的弱点。

因此，为了适应工业发展，需要一种新的加热载体以及换热系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种导热油换热系统，以解决上述现有技术存在的问题，使换热系统节能、热效率高、传热均匀并可精确控制温度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种导热油换热系统，包括加热模块和冷却模块；所述加热模块包括加热组件，所述加热组件的出液口通过管路连通有被加热件，所述被加热件连接有第一循环泵，所述第一循环泵与所述加热组件的回流口连通；所述加热组件的出液口与所述冷却模块的进口管路连通，所述冷却模块上依次串行连接有第二循环泵和冷却器，所述冷却器连接有被冷却件，所述被冷却件与所述冷却模块的出口管路连通，所述冷却模块的出口管路与所述加热组件的回流口连接；所述加热模块与所述冷却模块并行设置。

可选的，所述加热模块还包括膨胀罐，所述膨胀罐的进口与位于所述加热组件和所述被加热件之间的管路连通，所述膨胀罐的出口与位于所述第一循环泵和所述被加热件之间的管路连通；所述膨胀罐上连接有充氮阀组。

可选的，所述第一循环泵与所述被加热件之间的管路上设置有温度表、第一热电阻和排污阀；所述加热组件和被加热件之间的管路上安装有第二热电阻；所述第一热电阻、第二热电阻和温度表连接有控制系统。

可选的，所述冷却模块的进口管路上安装有第一三通阀，所述第一三通阀的支路与所述冷却模块的出口管路通过管道连通；所述冷却模块的进口管路与所述冷却模块的出口管路之间设置有通路，所述通路上安装有止回阀。

可选的，所述冷却器与所述第二循环泵之间的管路上安装有第二三通阀，所述第二三通阀的支路通过管路与位于所述冷却器和所述被冷却件之间的管路连接。

可选的，所述冷却器与所述被冷却件之间的管路上设置有压力表和供油热电阻；所述第二循环泵和所述被冷却件之间的管路上设置有温度表和回油热电阻；所述压力表、供油热电阻、温度表和回油热电阻分别与控制系统连接。

可选的，所述加热组件与所述被加热件之间并行设置有第一分流支路；所述冷却组件与所述被冷却件之间设置有第二分流支路。

可选的，所述加热组件上设置有压差计。

可选的，所述加热组件为并列设置的管状加热组件。

可选的，所述冷却器采用水冷组件冷却，所述水冷组件包括冷却水回水阀和冷却水进水阀。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的导热油换热系统采用逻辑控制，PLC是整套导热油控制系统的核心，在PLC中设定生产时需要的工艺温度，PLC通过采集供油管路的热电阻输出的信号，与设定值进行比较，当二者产生偏差时，PLC通过控制调功器输出功率的多少来控制加热器做功多少，以此来调整实际值。通过反复的PID的调节，使实际值与设定值相同，以此达到控温的目的。

冷却模块与加热模块联合使用，加热模块为冷却模块提供热源。导热油冷却模块拥有两套循环，一套是所需热量不足时，第一三通阀打开，走直通，由导热油加热模块提供热量。通过止回阀前的压差不同，系统内的低温导热油回到导热油系统中重新加热，我们称该循环为外部循环。另外一套循环是当冷却模块所带回的热量可以满足自身循环时，不需外接提供额外的热量。第一三通阀关闭，导热油加热模块输送过来的导热油通过第一三通阀的角通重新回到加热模块，导热油冷却模块自身完成内部循环，我们称该循环为内部循环。其中外部循环和内循环并不是独立存在，这两套循环是同时存在的。

本发明提供的导热油换热系统可使系统节能、热效率高、传热均匀并可精确控制温度，解决了蒸汽加热、电加热等系统中存在的安全系数低、循环效率低、控制不稳定等诸多问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明导热油换热系统的加热模块示意图；

图2为本发明导热油换热系统的冷却模块示意图；

其中，1为加热组件、2为被加热件、3为第一循环泵、4为第二循环泵、5为冷却器、6为被冷却件、7为膨胀罐、8为充氮阀组、9为温度表、10为第一热电阻、11为排污阀、12为第二热电阻、13为第一三通阀、14为止回阀、15为第二三通阀、16为压力表、17为供油热电阻、18为回油热电阻、19为第一分流支路、20为第二分流支路、21为压差计、22为冷却水回水阀、23为冷却水进水阀、24为过滤阀组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种导热油换热系统，以解决现有技术存在的问题，使换热系统节能、热效率高、传热均匀并可精确控制温度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种导热油换热系统，如图1和图2所示，包括加热模块和冷却模块；加热模块包括加热组件1，加热组件1的出液口通过管路连通有被加热件2，被加热件2连接有第一循环泵3，第一循环泵3与加热组件1的回流口连通；加热组件1的出液口与冷却模块的进口管路连通，冷却模块上依次串行连接有第二循环泵4和冷却器5，冷却器5连接有被冷却件6，被冷却件6与冷却模块的出口管路连通，冷却模块的出口管路与加热组件1的回流口连接；加热模块与冷却模块并行设置。加热模块还包括膨胀罐7，膨胀罐7的进口与位于加热组件1和被加热件2之间的管路连通，膨胀罐7的出口与位于第一循环泵3和被加热件2之间的管路连通；膨胀罐7上连接有充氮阀组8。

本发明的换热系统以导热油为热载体，加热模块以第一循环泵3为输送热载体的动力设备，加热组件1选择管状电热管，通电以后电热管将电能转化为被加热件2所需的热能，热载体流过加热管时通过接触传热，在合理的流量和流速下将加热器产生的热能带走，与被加热的工件接触，将热量传递给被加热件2，热载体的热量被工件吸收以后，通过管路系统，热载体回到第一循环泵3，如此反复循环，保证了被加热件2所需要的热量。冷却模块虽称为导热油冷却模块，只是因为该模块中循环的导热油温度相对较低，一般为80-150℃。此模块需要与加热模块联合使用，加热模块为该冷却模块提供热源。

第一循环泵3与被加热件2之间的管路上设置有温度表9、第一热电阻10和排污阀11；加热组件1和被加热件2之间的管路上安装有第二热电阻12；第一热电阻10、第二热电阻12和温度表9连接有控制系统。冷却模块的进口管路上安装有第一三通阀13，第一三通阀13的支路与冷却模块的出口管路通过管道连通；冷却模块的进口管路与冷却模块的出口管路之间设置有通路，通路上安装有止回阀14。冷却器5与第二循环泵4之间的管路上安装有第二三通阀15，第二三通阀15的支路通过管路与位于冷却器5和被冷却件6之间的管路连接。冷却器5与被冷却件6之间的管路上设置有压力表16和供油热电阻17；第二循环泵4和被冷却件6之间的管路上设置有温度表9和回油热电阻18；压力表16、供油热电阻17、温度表9和回油热电阻18分别与控制系统连接。

加热组件1与被加热件2之间并行设置有第一分流支路19，第一分流支路19可以通过输送导热油流量的多少来控制被加热件2的换热温度；冷却器5与被冷却件6之间设置有第二分流支路20。加热组件1上设置有压差计21。加热组件1为并列设置的管状加热组件。冷却器5采用水冷组件冷却，水冷组件包括冷却水回水阀22和冷却水进水阀23。

冷却模块通过冷却器5将导热油冷却至需要的工艺温度。然后由第二循环泵4输送至被冷却件6中。被冷却件6中有相互独立两套流道。一套流道内为热介质，该热介质的热量来源由两部分组成，一部分是导热油加热模块输送过来的热量，另外一部分是物料挤压过程的产生的摩擦热，通过对流传热，传递给热介质。另外一套流道内为导热油冷却模块输送过来的低温导热油，两套流道通过对流传热，以及物料室和冷油流道之间的对流传热，将多余的热量由冷油带回导热油冷却模块，通过冷却器5传递给冷却水，然后该热量被释放至外接。如此循环，即达到了控温的效果。

导热油冷却模块采用与加热模块同样的逻辑控制，PLC是整套导热油换热系统的控制系统的核心，在PLC中设定生产时需要的工艺温度，PLC通过采集供油管路的热电阻或温度表输出的信号，我们称此信号为实际值。然后PLC对设定值和实际值进行比较，当二者产生偏差时，PLC通过控制第一三通调节阀来补充热量，或者通过控制第二三通调节阀来进行冷却。以此来调整实际值。通过反复的PID的调节，使实际值与设定值相同，以此达到控温的目的。对于第二分流支路是由被冷却工件上的测温元件控制，通过输送流量的多少来实现对被冷却工件的精确控温。

导热油冷却模块拥有两套循环，一套是所需热量不足时，第一三通阀13打开，走直通，由导热油加热模块提供热量。通过止回阀14前的压差不同，系统内的低温导热油回到导热油加热模块中重新加热，我们称该循环为外部循环。另外一套循环是当冷却模块所带回的热量可以满足自身循环时，不需外接在提供额外的热量。第一三通阀13关闭，导热油加热模块输送过来的导热油通过第一三通阀13的角通重新回到加热模块，导热油冷却模块自身完成内部循环，我们称该循环为内部循环。其中外部循环和内循环并不是独立存在，这两套循环是同时存在的。

第一循环泵3和第二循环泵4我们采用低噪音、无泄漏的屏蔽泵，屏蔽泵的有如下特点：

(1)电机与泵一体化结构，全部采用静密封，使电泵完全无泄漏；

(2)全封闭、无泄漏结构可输送有毒有害液体物质；

(3)采用屏蔽式水冷电机和取消了冷却风扇使该泵低噪声静音运行，适用于对环境噪声要求高的场合；

(4)采用输送介质润滑的石墨滑动轴承，使运行噪声更低且无需人工加油，降低了维护成本；近几年轴承材质又增加有碳化硅SIC，超硬等，使用寿命优于石墨轴承。

(5)可以配合减震器或减震垫安装运行，使电泵在运行时噪声更低。

(6)屏蔽配备TRG电表和THJ热元件(可选)，可以直接监测电机转向、过载、超温和轴承磨损等问题。

本发明在加热模块和冷却模块的各个元器件之间均设置有相应的阀门。阀门选用的波纹管密封截止阀，波纹管截止阀主要是填料的密封改为波纹管密封，波纹管外表面的上部与阀体焊在一起，这样形成一个密闭空间，液体就在这个密闭空间内。而阀杆是插在波纹管里面的，波纹管底部与阀芯连接在一起，波纹管的伸缩来控制阀芯的开度。所以波纹管不裂就不可能有漏。波纹管密封可靠性非常高，可以用在有毒的介质或者气体。

导热油换热系统中的管路上设置有过滤阀组24，过滤阀组24采用Y型过滤器，Y型过滤可以有效除系统中由于加工和焊接产生的杂质，拆卸更换滤芯简单便捷。

膨胀罐7的作用为维持导热油换热系统内部压力稳定。当系统内部缺油时，膨胀罐7可以及时为系统补充，当导热油受热膨胀时，一部分导热油回到罐内，始终保持系统内油量平衡，所有的膨胀和补充过程都由压差来完成。

膨胀罐7内部是一个密闭的微压空间，罐内填充0.02-0.03Mpa的氮气。膨胀罐相关的附件有磁翻板液位计、液位开关、充氮泄氮装置、氮气压力检测装置微、压安全阀、爆破片，以下将对上述附件的作用做一一简介。

(1)磁翻板液位计：现场显示仪表，通风液位计上的翻板直接，可以直接判断罐内液位。给现场操作人员最直观的参考。

(2)液位开关：液位开关采用浮球是液位开关，结构简单，性能稳定。当罐内液位不足时，直接通过触点信号发出报警，该中控操作人员最直接的提醒。而且当罐内液位不足，循环泵无法启动，可以有效的预防由于泵的吸入量不足，造成泵气蚀和空转等情况的发生。循环泵不启动，电热器将无法工作，可以防止加热器干烧，防止火灾发生。液位开关在一系列的保护连锁中有这至关重要的作用。

(3)充氮泄氮装置：充氮装置有压力表，空气过滤器、减压阀、油污过滤器，压差式单向阀组成，主要作用将界区输送过了0.07Mpa作用的氮气过滤减压到0.02-0.03Mpa，冲进罐内。氮气的稳定性好，受热不膨胀，受冷也不会收缩，对导热油没有氧化性，可以保证罐内油的品质。其中压差式单向阀不会源源不断的向罐内填充氮气，达到稳态后，单向阀关闭维稳。泄氮装置只要是电磁阀和压力检测装置组成。

(4)氮气压力检测装置：采用机械式压力开关，通过触点信号控制电磁阀的开启。膨胀的正常工作压力为0.02-0.03Mpa，由于罐内部冲氮气保护。当导热油有受热膨胀时，一部分油会回到膨胀罐内部，此时氮气收到空间的限制，压力升高，当罐内压力到达0.045-0.05Mpa是，压力检测装置机械装置气动，发出触点信号，控制电磁阀开启泄压。我们称为第一重电气保护。

(5)微压安全阀：膨胀罐的第二重机械式压力保护装置，对罐体超压起到保护作用。整定压力0.06Mpa。当第一重电气保护失效以后，罐内压力继续上升至0.06Mpa，可以通过安全阀的第二重机械保护，安全阀起跳，泄压。罐内压力维稳。

(6)爆破片：爆破压力0.09Mpa，膨胀罐的第三重破坏式压力保护装置，当膨胀罐超压后第一重、第二重保护失效，或者都没有起到作用，在压力的作用下，爆破片破损，泄压。

温度表安装在回油管路上，采用万向套管指针显示形式。其中套管式可以在温度表损坏时，在不停机状态下直接进行更换。万向式的结构可以根据现场的操作空间，任意摆放表盘的方向，方便操作者的观察。

热电阻包括第一热电阻10、第二热电阻12、供油热电阻17和回油热电阻18，为温度检测元件，通过PLC控制加热器的加热供暖或冷却调节阀等被控元件。来保证系统内温度的稳定。热电阻采用双支六线，套管式。连接方式采用法兰连接，双支六线热电阻相当于两支单支三线热电阻，一用一备，当一路损坏，可以自动切换至备用一路，当某些品牌不具备自动切换时，可通过手操器或控制柜内倒线切换，操作便捷。套管式的结构可以在热电阻完全损坏，不停机直接更换。与介质直接接触的部分采用法兰连接，可以避免螺纹连接易泄露等缺点。本发明采用两套热电阻数值对比，同时控温，控温精度更高。系统温度更稳定。

本发明还设置有安全阀,采用弹簧式机械安全阀，整定压力0.8Mpa。可以有效的防止系统由于导热油膨胀等原因产出的超压。

加热组件1为导热油系统热量的最主要来源。采用管式加热器，安装、更换便捷。套管为304不锈钢，耐腐蚀性好。表面负荷严格按照国家标准进行控制。并且在流动不畅的位置设置冷端，可以有效的延长加热组件的使用寿命。加热组件表面设置热点偶测温元件，时刻检测加热器表面温度。

通过压差计21一方面可以判断加热组件1的运行状态，可以通过压差值的大小来判断加热内部是否堵塞。另一方可以对整个导热油换热系统有保护作用，当出现压力异常，会发出警报，报警的同时，可实现加热组件1和循环泵的连锁停机，保护设备和人身安全。压差计21为指针显示，而且内部有触点，可发出通断信号，通过转换模块，可转换为需要的电信号，具有自动报警和保护的作用。

压力表16采用耐震压力表，指针显示。耐震压力表具有指针稳定性好，便于观察，使用寿命长等有点。指针显示可以给操作人员最直观的认识。

冷却器5通过对流传热，带走系统内多余的热量。主要用于导热油冷却模块，与气动三通调节阀配合使用。冷却器5内部光束采用波节管，传热效率高，体积小，节约空间。

第一三通阀13和第二三通阀15均为气动三通调节阀，

第二三通阀15安装在冷却器5的入口，通过控制热介质通过冷却器5的流量来控制导热油冷却系统的供油温度。三通阀采用分流式。

第一三通阀13安装在冷却模块的入口即第二循环泵4的入口，给冷却模块提供热源。第一三通阀13和第二三通阀15采用分流式，具有调节速度快，控温稳定精确，稳定性好等优点。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种导热油换热系统，其特征在于：包括加热模块和冷却模块；所述加热模块包括加热组件，所述加热组件的出液口通过管路连通有被加热件，所述被加热件连接有第一循环泵，所述第一循环泵与所述加热组件的回流口连通；所述加热组件的出液口与所述冷却模块的进口管路连通，所述冷却模块上依次串行连接有第二循环泵和冷却器，所述冷却器连接有被冷却件，所述被冷却件与所述冷却模块的出口管路连通，所述冷却模块的出口管路与所述加热组件的回流口连接；所述加热模块与所述冷却模块并行设置。

2.根据权利要求1所述的导热油换热系统，其特征在于：所述加热模块还包括膨胀罐，所述膨胀罐的进口与位于所述加热组件和所述被加热件之间的管路连通，所述膨胀罐的出口与位于所述第一循环泵和所述被加热件之间的管路连通；所述膨胀罐上连接有充氮阀组。

3.根据权利要求2所述的导热油换热系统，其特征在于：所述第一循环泵与所述被加热件之间的管路上设置有温度表、第一热电阻和排污阀；所述加热组件和被加热件之间的管路上安装有第二热电阻；所述第一热电阻、第二热电阻和温度表连接有控制系统。

4.根据权利要求3所述的导热油换热系统，其特征在于：所述冷却模块的进口管路上安装有第一三通阀，所述第一三通阀的支路与所述冷却模块的出口管路通过管道连通；所述冷却模块的进口管路与所述冷却模块的出口管路之间设置有通路，所述通路上安装有止回阀。

5.根据权利要求4所述的导热油换热系统，其特征在于：所述冷却器与所述第二循环泵之间的管路上安装有第二三通阀，所述第二三通阀的支路通过管路与位于所述冷却器和所述被冷却件之间的管路连接。

6.根据权利要求5所述的导热油换热系统，其特征在于：所述冷却器与所述被冷却件之间的管路上设置有压力表和供油热电阻；所述第二循环泵和所述被冷却件之间的管路上设置有温度表和回油热电阻；所述压力表、供油热电阻、温度表和回油热电阻分别与控制系统连接。

7.根据权利要求6所述的导热油换热系统，其特征在于：所述加热组件与所述被加热件之间并行设置有第一分流支路；所述冷却组件与所述被冷却件之间设置有第二分流支路。

8.根据权利要求7所述的导热油换热系统，其特征在于：所述加热组件上设置有压差计。

9.根据权利要求8所述的导热油换热系统，其特征在于：所述加热组件为并列设置的管状加热组件。

10.根据权利要求9所述的导热油换热系统，其特征在于：所述冷却器采用水冷组件冷却，所述水冷组件包括冷却水回水阀和冷却水进水阀。