CN110469778A - 一种用于原油加热的电加热设备及其温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于原油加热的电加热设备及其温度控制方法，在炉体的内腔中安装有输油盘管及电加热管并填充有导热介质，控制系统的介质温度传感器和电加热管与PLC控制器连接；介质温度传感器用于采集导热介质的温度，PLC控制器用于接收介质温度传感器的数据，并基于该数据和预设导热介质温度，通过回差延时控制多个电加热管；所述回差延时为导热介质温度差值满足预设回差温度的时长。该电加热设备使用过程中无明火产生，消除了火灾、爆炸等安全隐患；采用电能驱动，使用时不产生尾气，不会对环境造成污染，同时避免了因尾气排放而造成的热量损失、提高了热转换效率；电能替代燃气使该电加热设备具有更广的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及电加热设备技术领域，尤其涉及一种用于原油加热的电加热设备及其温度控制方法。
背景技术
在油田原油输送过程中，由于部分油井内温度较低，使得采出的原油温度较低，黏度较大，不便于在输油管道内流动，为提升原油在输油管道内的流动性，需要在原油从油井采出后提升原油的温度，从而降低原油粘稠度增加其流动性。目前油田采用燃气式水套炉作为原油加热设备进行原油温度及流动性提升。
燃气水套炉是油田经常使用的原油加热设备，其通过注入炉体内的天然气进行燃烧发热，并将热量传送到水套炉内，但其使用过程中均存在以下缺点：(1)燃气过程中会出现明火，如果原油管道出现泄漏情况，则可能会发生火灾或者严重的话会发生爆炸；(2)燃气燃烧过程中存在尾气排放，天然气尾气中含有硫化物、氮化物等有害气体及大量的水蒸气和二氧化碳，会对周围环境造成影响。(3)燃气式水套炉排放的尾气中含有大量的热量，导致燃气水套炉的热转化效率较低，存在能源浪费的现象。(4)燃气水套炉的使用需要有燃气支持，燃气资源匮乏、燃气供应困难的地方无法使用燃气水套炉，因此燃气水套炉的使用存在地域局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于原油加热的电加热设备及其控制方法，以解决目前现有的原油加热设备加热过程中存在明火、会产生尾气排放、热转化效率低、使用存在地域局限性的技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采取以下方案来实现：
第一方面，本发明提供一种用于原油加热的电加热设备，其特征在于：所述电加热设备包括炉体、输油盘管、多个电加热管、导热介质、控制系统；在所述炉体的内腔中安装有所述输油盘管及所述多个电加热管，且在所述炉体的内腔中填充有所述导热介质，所述输油盘管及所述电加热管均浸没于所述导热介质中；所述输油盘管的一端为进油口、另一端为出油口，且所述输油盘管的两端从所述炉体的一个侧面或分别从所述炉体的两个侧面穿至所述炉体外；在所述炉体的上端分别设置有均与所述炉体内部连通的加液管及排气阀，在所述炉体的下端则设置有与所述炉体内部连通的排污管；所述控制系统包括介质温度传感器、PLC控制器，所述介质温度传感器和所述多个电加热管均与所述PLC控制器连接；所述介质温度传感器用于采集所述炉体内导热介质的温度，所述PLC控制器用于接收所述介质温度传感器的数据，并基于所述介质温度传感器的数据和预设导热介质温度，通过回差延时控制所述多个电加热管；其中，所述回差延时为导热介质温度差值满足预设回差温度的时长。
作为优选：所述预设回差温度包括：启动回差温度和停止回差温度；所述回差延时包括：启动回差延时和停止回差延时。
作为优选：所述PLC控制器还用于对所述多个电加热管进行分组。
作为优选：所述PLC控制器用于接收所述介质温度传感器的数据，并基于所述介质温度传感器的数据和预设导热介质温度，通过不同的回差延时控制多组电加热管。
作为优选：所述多个电加热管分为三组，第一组电加热管包括至少一个电加热管；第二组电加热管包括至少两个电加热管，第三组电加热管包括至少三个电加热管；所述PLC控制器用于接收所述介质温度传感器的数据，并基于所述介质温度传感器的数据和预设导热介质温度，通过第一启动回差延时和第一停止回差延时控制第一组电加热管，通过第二启动回差延时和第二停止回差延时控制第二组电加热管，通过第三启动回差延时和第三停止回差延时控制第三组电加热管。
作为优选：所述多个电加热管以预设分组周期进行轮换分组。
作为优选：所述控制系统还包括液位计，在所述炉体内腔的上部安装有所述液位计，所述液位计与所述PLC控制器的输入端相连接。
作为优选：所述控制系统还包括进油温度传感器、出油温度传感器，所述进油温度传感器用于检测所述输油盘管进油口处的油温，所述出油温度传感器用于检测所述输油盘管出油口处的油温，所述进油温度传感器、出油温度传感器均与所述PLC控制器的输入端相连接。
作为优选：所述导热介质采用沸点为108℃，凝固点为-35℃的混合液体。
另一方面，本发明提供一种用于原油加热的电加热设备的温度控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：由所述PLC控制器获取所述介质温度传感器的数据；所述PLC控制器基于所述介质温度传感器的数据和预设导热介质温度，通过回差延时控制所述电加热管；其中，所述回差延时为导热介质温度差值满足预设回差温度的时长。
本发明用于原油加热的电加热设备采用将电能转化为热能的方式进行加热，由电加热管发出的热量传导到导热介质中，导热介质的热量则通过输油盘管转移到被加热原油中，由此完成原油温度及流动性的提升。因此采用本发明的技术方案带来如下技术效果：(1)本发明用于原油加热的电加热设备在使用过程中无任何明火产生，消除了可能因原油泄露而引发的火灾、爆炸等安全隐患。(2)该电加热设备采用电能驱动，使用时不存在任何尾气排放，因此不会对环境造成污染。(3)本发明电加热设备的电加热管通电后将电能直接转换为热量，设备运行时并不会产生尾气排放，避免了因尾气排放而造成的热量损失，因此具有较高的热转换效率。(4)相较于燃气，电能在使用上并不存在地域局限性，因此本发明的电加热设备使用范围更广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一用于原油加热的电加热设备主视剖视图；
图2是本发明实施例一用于原油加热的电加热设备的左视图；
图3是本发明实施例一用于原油加热的电加热设备的右视图；
图4是本发明实施例一用于原油加热的电加热设备的控制系统的结构框图；
图5是本发明实施例一用于原油加热的电加热设备的温度控制方法流程图；
图6是本发明实施例二用于原油加热的电加热设备的主视图；
图7是本发明实施例二用于原油加热的电加热设备的右视图；
图8是本发明实施例二用于原油加热的电加热设备的俯视图；
图9是本发明实施例二用于原油加热的电加热设备的电气层前面板的结构示意图；
主要标件与标号：
炉体：1；加液管：11；排气阀：12；排污管：13；蒸汽冷却器：14；排气孔：141；保温层：15；盘管马鞍座：16；炉体马鞍座：17；液位计安装孔：18；
输油盘管：2；进油口：21；出油口：22；
电加热管：3；
导热介质：4；
控制系统：5；PLC控制器：51；液位计：52；介质温度传感器：531；进油温度传感器：532；出油温度传感器：533；报警装置：54；控制面板：55；
外壳：6；进口：611；出口：612；加液口：613；排气口：614；排污口：615；炉体层：621；电气层：622；控制层：623；电气层后面板：631；电气层前面板：632；防雨罩：64；外壳门：65；炉体固定板：66；合页：6321；卡片6322。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚地展示，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
图1至图3为本实施例用于原油加热的电加热设备的结构示意图，如图1-3所示，所述电加热设备包括炉体1、输油盘管2、多个电加热管3、导热介质4；
在所述炉体1的内腔中安装有所述输油盘管2及所述电加热管3，且在所述炉体1的内腔中填充有所述导热介质4，所述输油盘管2及所述电加热管3均浸没于所述导热介质4中；
所述输油盘管2呈螺旋状，输油盘管2作为需要加热原油的流动加热腔，其一端为进油口21、另一端为出油口22，且所述输油盘管2的两端分别从所述炉体1的两个侧面穿至所述炉体1外，输油盘管2采用Q235材质的碳钢进行制作，在输油盘管2的正下方焊接有两个盘管马鞍座16，用于将其固定在炉体1的内壁上。
所述多个电加热管3安装在所述炉体1内腔下部且位于所述炉体1的内壁及所述输油盘管2之间。
导热介质4用于将电加热管3由电能转化的热能通过导热介质4传导至输油盘管2，进而使流入输油盘管2的原油温度升高。本实施例中导热介质4可以采用水，也可以采用沸点为108℃，凝固点为-35℃的混合液体作为导热介质，这样可以避免冬季因外界环境温度低造成的水容易结冰问题，同时可以降低导热介质的蒸发量。
所述炉体1呈卧式圆柱筒状，所述输油盘管2与所述炉体1同心设置，在卧式圆柱筒体底部焊接有两个炉体马鞍座17，用于放置所述炉体1，在卧式圆柱筒体的两个侧面分别开两个安装电加热管3的安装孔，安装孔的位置处于输油盘管2与炉体内壁的中间位置，安装孔周围按照电加热管法兰盘的安装尺寸焊接螺丝丝杆，用于固定电加热管的法兰盘；按照输油盘管2的进出口位置在炉体1的两个侧面上开设输油盘管的进出口，当将输油盘管2固定在炉体1内部后，将炉体1的两个侧面进行焊接，并将位于炉体1上的盘管进出口与输油盘管2的进油口21和出油口22之间进行密封焊接。
在所述炉体1的上端分别焊接有均与所述炉体1内部连通的加液管11及排气阀12，加液管11用于添加导热介质4，加液管11上部呈漏斗状，且在所述加液管11上设置有用于封堵加液口的堵头，在不加液状态使其保持在密封状态，加液时，将其拧开进行加液；排气阀12用于排气，在排气阀12的顶端安装有与所述排气阀12连通的蒸汽冷却器14，蒸汽冷却器14为圆柱体结构，其下底板开口与所述排气阀12的顶端连接，侧面则开设有排气孔141，排气孔141用于释放气体。当热蒸汽经排气阀12进入蒸汽冷却器14内部，由于外界温度低于蒸汽温度，使得部分蒸汽液化回流到炉体1内的导热介质中，多余的气体则通过排气孔141排出；在所述炉体1一个侧面的底端则焊接有与所述炉体1内部连通的排污管13，排污管13上安装有堵头，所述排污管13用于排放导热介质4。
在所述炉体1的外表面包覆有保温层15，保温层15的主体采用厚度为2厘米的隔热保温板制作，其外层具有铝箔，从而提升其隔热保温效果，保温层15将炉体1外表面全部包裹，从而确保热量最小散失。
所述电加热设备还包括如图4所示的控制系统5，控制系统5用于控制电加热设备的整体运行，所述控制系统5包括介质温度传感器531、PLC控制器51，所述PLC控制器51采用西门子200SMART系列的PLC控制器，其主机型号为200 SMART CPU SR20。需要说明的是，为了附图简洁，图4中仅示出一个电加热管3。
在一些实施例中，介质温度传感器531安装在炉体1内腔中并浸没在所述导热介质4液面下方，所述介质温度传感器531用于采集所述炉体1内的导热介质温度；
介质温度传感器531和多个电加热管3均与PLC控制器51连接；在一些实施例中，控制系统5还包括：多个继电器；PLC控制器51通过多个继电器连接多个电加热管3，且多个继电器与多个电加热管3一一对应。PLC控制器51通过继电器控制对应电加热管的开启与停止。
PLC控制器51用于接收所述介质温度传感器531的数据，并基于所述介质温度传感器531的数据和预设导热介质温度，通过回差延时控制所述多个电加热管3；其中，所述回差延时为导热介质温度差值满足预设回差温度的时长。
在一些实施例中，预设导热介质温度可以是用户设置的目标导热介质温度，也可以是控制系统5预先设置的目标导热介质温度。在一些实施例中，预设导热介质温度可以包括启动导热介质温度和停止导热介质温度。
在一些实施例中，导热介质温度差值为介质温度传感器531的数据所指示的导热介质温度与预设导热介质温度之间的差值。
在一些实施例中，预设回差温度包括：启动回差温度和停止回差温度。启动回差温度是开启电加热管3时的温度，停止回差温度是关闭电加热管3时的温度。
在一些实施例中，回差延时包括：启动回差延时和停止回差延时。启动回差延时是开启电加热管3时的延时，停止回差延时是关闭电加热管3时的延时。
在一些实施例中，启动回差延时和停止回差延时均为独立延时。
在一些实施例中，启动回差延时和停止回差延时可以相同也可以不同，在一些实施例中，启动回差延时和停止回差延时均为5分钟。
在一些实施例中，若导热介质温度差值低于启动回差温度，不直接控制多个电加热管3启动，而是进行计时，当计时时长达到启动回差延时后且计时时长内导热介质温度差值均低于启动回差温度，才控制多个电加热管3启动。若在计时时长内导热介质温度差值不低于启动回差温度，则计时时长清零。
在一些实施例中，若导热介质温度差值高于停止回差温度，不直接控制多个电加热管3停止，而是进行计时，当计时时长达到停止回差延时后且计时时长内导热介质温度差值均高于或等于停止回差温度，才控制多个电加热管3停止。若在计时时长内导热介质温度差值低于停止回差温度，则计时时长清零。
在一些实施例中，采用回差延时，预设回差温度可以等于或低于5℃，例如，启动回差温度为-1℃，停止回差温度为0℃，启动回差温度与停止回差温度的差值为1℃。
在一些实施例中，启动回差温度和停止回差温度之间的差值为预设值，例如为1℃。
在一些实施例中，预设导热介质温度可以包括启动导热介质温度和停止导热介质温度，其中，启动导热介质温度例如为3℃，停止温度例如为80℃。当控制系统5处在停机状态时(系统关闭，但电源不断电)，介质温度传感器531测得导热介质温度低于3℃时，系统将自行启动，并开启电加热管3，当介质温度传感器531测得导热介质温度达到80℃以上时，关闭所有电加热管3。
在一些实施例中，PLC控制器51还用于对多个电加热管3进行分组。在另外一些实施例中，控制系统5还可包括分组控制器，由分组控制器对多个电加热管3进行分组。
在一些实施例中，多个电加热管3可分为三组，第一组电加热管3包括至少一个电加热管3；第二组电加热管3包括至少两个电加热管3，第三组电加热管3包括至少三个电加热管3。
在一些实施例中，PLC控制器51用于接收介质温度传感器531的数据，并基于PLC控制器51的数据和预设导热介质温度，通过不同的回差延时控制多组电加热管3。
在一些实施例中，PLC控制器51通过第一启动回差延时和第一停止回差延时控制第一组电加热管3，通过第二启动回差延时和第二停止回差延时控制第二组电加热管3，通过第三启动回差延时和第三停止回差延时控制第三组电加热管3。
在一些实施例中，控制系统5包括六个电加热管3，六个电加热管3分别为第一电加热管、第二电加热管、第三电加热管、第四电加热管、第五电加热管、第六电加热管，六个电加热管3分为三组，第一组一个电加热管3，第二组两个电加热管3，第三组三个电加热管3。
在一些实施例中，对多个电加热管3以预设分组周期进行轮换分组。例如：三组电加热管3每5小时进行一次轮换，控制系统5当天第一次开机后，第一电加热管3为第一组，第二电加热管3和第三电加热管3为第二组，第四电加热管3、第五电加热管3、第六电加热管3为第三组；当控制系统5运行5小时后，第二电加热管3为第一组，第三电加热管3和第四电加热管3为第二组，第五电加热管3、第六电加热管3、第一电加热管3为第三组；当控制系统5运行10小时后，第三电加热管3为第一组，第四电加热管3和第五电加热管3为第二组，第六电加热管3、第一电加热管3、第二电加热管3为第三组；当控制系统5运行15小时后，第四电加热管3为第一组，第五电加热管3和第六电加热管3为第二组，第一电加热管3、第二电加热管3、第三电加热管3为第三组；以此类推。
在一些实施例中，第一组电加热管3的第一启动回差温度为-1℃、第一启动回差延时为5分钟、第一停止回差温度为0℃、第一停止回差延时为5分钟；第二组电加热管3的第二启动回差温度为-2℃、第二启动回差延时为5分钟、第二停止回差温度为-1℃、第二停止回差延时为5分钟；第三组电加热管3的第三启动回差温度为-3℃、第三启动回差延时为5分钟、第三停止回差温度为-2℃、第三停止回差延时为5分钟。
在一些实施例中，PLC控制器51通过第一启动回差延时和第一停止回差延时控制第一组电加热管3，通过第二启动延时和第二停止回差延时控制第二组电加热管3，通过第三启动延时和第三停止回差延时控制第三组电加热管3，举例说明如下：
第一组电加热管3启停控制过程为：预设温度为25℃，当导热介质温度第一次出现小于24℃(导热介质温度为23℃)，开始计时，第一组电加热管3不启动，计时过程中，如果导热介质温度出现大于等于24℃时，计时恢复为零，当导热介质温度再次出现低于24℃时，开始从零计时，直到计时到达第一启动回差延时(5分钟)，此过程导热介质温度均低于24℃，第一组电加热管3启动加热，计时恢复为零；当导热介质温度第一次出现大于等于25℃时，第一组电加热管3不停止，开始计时，当导热介质温度出现小于25℃时，计时恢复为零，当导热介质温度再次出现大于等于25℃时，计时再次从零计时，直至计时到达第一停止回差延时(5分钟)，此过程中导热介质温度均大于等于25℃，第一组电加热管3停止加热，计时恢复为零；
第二组电加热管3启停控制过程为：预设温度为25℃，当导热介质温度第一次出现小于23℃(导热介质温度为22℃)，开始计时，第二组电加热管3不启动，计时过程中，如果导热介质温度出现大于等于23℃时，计时恢复为零，当导热介质温度再次出现低于23℃时，开始从零计时，直到计时到达第二启动延时(5分钟)，此过程导热介质温度均小于23℃，第二组电加热管3启动加热，计时恢复为零；当导热介质温度第一次出现大于等于24℃时，第二组电加热管3不停止，开始计时，当导热介质温度出现小于24℃时，计时恢复为零，当导热介质温度再次出现大于等于24℃时，计时再次从零计时，直至计时达到第二停止回差延时(5分钟)，此过程中导热介质温度大于等于24℃，第二组电加热管3停止加热，计时恢复为零。
第三组电加热管3启停控制过程为：预设温度为25℃，当导热介质温度第一次出现小于22℃(导热介质温度为21℃)，开始计时，第三组电加热管3不启动，计时过程中，如果导热介质温度出现大于等于22℃时，计时恢复为零，当导热介质温度再次出现低于22℃时，开始从零计时，直到计时到达第二启动延时(5分钟)，此过程导热介质温度均小于22℃，第三组电加热管3启动加热，计时恢复为零；当导热介质温度第一次出现大于等于23℃时，第二组电加热管3不停止，开始计时，当导热介质温度出现小于23℃时，计时恢复为零，当导热介质温度再次出现大于等于23℃时，计时再次从零计时，直至计时达到第二停止回差延时(5分钟)，此过程中导热介质温度大于等于23℃，第三组电加热管3停止加热，计时恢复为零。
图5为本发明实施例提供的一种具有控制系统的电加热锅炉的控制方法，包括以下步骤701至702：
701、获取所述介质温度传感器531的数据；
702、基于所述介质温度传感器531的数据和预设导热介质温度，通过回差延时控制所述电加热管3；其中，所述回差延时为导热介质4温度差值满足预设回差温度的时长。
本实施例中，电加热控制方法的执行主体为前述控制系统5中的PLC控制器51。
在一些实施例中，介质温度传感器531用于采集炉体中的导热介质温度，PLC控制器51与介质温度传感器531通信，获取介质温度传感器531的数据。
在一些实施例中，PLC控制器通过回差延时控制多个电加热管3，其中，回差延时为导热介质温度差值满足预设回差温度的时长，包括：启动回差延时和停止回差延时；预设回差温度则包括：启动回差温度和停止回差温度，其中，启动回差温度和停止回差温度之间的差值为预设值。
在一些实施例中，PLC控制器对多个电加热管3进行分组，在一些实施例中，PLC控制器将多个电加热管3分为三组，第一组电加热管3包括至少一个电加热管3，第二组电加热管3包括至少两个电加热管3，第三组电加热管3包括至少三个电加热管3。
在一些实施例中，PLC控制器对多个电加热管3以预设分组周期进行轮换分组。例如：PLC控制器对三组电加热管3每5小时进行一次轮换，控制系统5当天第一次开机后，第一电加热管3为第一组，第二电加热管3和第三电加热管3为第二组，第四电加热管3、第五电加热管3、第六电加热管3为第三组；当控制系统5运行5小时后，第二电加热管3为第一组，第三电加热管3和第四电加热管3为第二组，第五电加热管3、第六电加热管3、第一电加热管3为第三组；当控制系统5运行10小时后，第三电加热管3为第一组，第四电加热管3和第五电加热管3为第二组，第六电加热管3、第一电加热管3、第二电加热管3为第三组；当控制系统5运行15小时后，第四电加热管3为第一组，第五电加热管3和第六电加热管3为第二组，第一电加热管3、第二电加热管3、第三电加热管3为第三组；以此类推。
在一些实施例中，PLC控制器在分组之后，基于介质温度传感器的数据和预设导热介质温度，通过不同的回差延时控制多个电加热管3。
在一些实施例中，启动回差延时和停止回差延时可以相同也可以不同，在一些实施例中，启动回差延时和停止回差延时均为5分钟。其中，启动回差延时和停止回差延时均为独立延时。
在一些实施例中，PLC控制器基于介质温度传感器数据和预设导热介质温度，通过第一启动回差延时和第一停止回差延时控制第一组电加热管3，通过第二启动回差延时和第二停止回差延时控制第二组电加热管3，通过第三启动回差延时和第三停止回差延时控制第三组电加热管3。
在一些实施例中，当导热介质温度差值低于第一启动回差温度，PLC控制器不直接控制第一组电加热管3启动，而是进行计时，当计时时长达到第一启动回差延时后且计时时长内导热介质温度差值均低于启动回差温度，PLC控制器控制第一组电加热管3启动。若在计时时长内导热介质温度差值不低于第一启动回差温度，则计时时长清零。
在一些实施例中，当导热介质温度差值高于停止回差温度，PLC控制器不直接控制第二组电加热管3停止，而是进行计时，当计时时长达到停止第二回差延时后且计时时长内导热介质温度差值均高于或等于停止回差温度，PLC控制器才控制第二组电加热管3停止。若在计时时长内导热介质温度差值低于停止回差温度，则计时时长清零。
在一些实施例中，当导热介质温度差值高于停止回差温度，PLC控制器不直接控制第三组电加热管3停止，而是进行计时，当计时时长达到停止第三回差延时后且计时时长内导热介质温度差值均高于或等于停止回差温度，PLC控制器才控制第三组电加热管3停止。若在计时时长内导热介质温度差值低于停止回差温度，则计时时长清零。
如此设置可以对炉体1内导热介质4的温度进行控制，防止温度过高产生意外，在温度过低时也可自动启动电加热管以通过导热介质升温而对输油盘管内的原油进行加热。
本发明采用回差延时进行导热介质加热温度控制，能够控制实际温度与目标温度温差为±5℃，在不同的加热工况下，可以满足工况加热的最佳温度需求，防止出现欠热或过热的加热情况，从而避免能源的浪费。
所述控制系统5还包括P液位计52，在炉体1的一个侧面上部开设有用于安装液位计52的液位计安装孔18，所述液位计52从该液位计安装孔18中穿入而安装于所述炉体1内腔上部，所述液位计52可以是电极式液位计，所述液位计52与所述PLC控制器51的输入端相连接，所述电加热管3与所述PLC控制器51的输出端相连接，在本实施例中所述PLC控制器51与所述电加热管3之间通过继电器相连。液位计52所在位置处即为电加热设备的保护液位，当液位计52检测到导热介质的液面低于保护液位时，液位计52将该检测信号传递给PLC控制器51，由PLC控制器51发出控制指令以通过继电器控制电加热管3停止加热；而当液位计52检测到导热介质的液面高于保护液位时，液位计52将该信号传递给PLC控制器51，由PLC控制器51发出控制指令以通过继电器控制电加热管3开始加热。
液位计的设置可以有效防止因导热介质4缺乏而引起的干烧现象发生，当液位低于保护液位时，电加热管3将自动停止加热，并强制锁定加热功能，只有增加导热介质液位高度后才可继续加热，从而增强了本实施例电加热设备使用的安全性。
所述控制系统5还包括进油温度传感器532、出油温度传感器533。所述进油温度传感器532用于检测所述输油盘管2进油口21处的油温，其安装在所述输油盘管2的进油端内部。所述出油温度传感器533用于检测所述输油盘管2出油口22处的油温，其安装在所述输油盘管2的出油端内部。所述进油温度传感器532、出油温度传感器533均与所述PLC控制器51的输入端相连接。本实施例使用进油温度传感器532、出油温度传感器533能够对输油盘管进油口及出油口处的温度进行监控。
作为优选，所述控制系统5还包括报警装置54，所述报警装置54与所述PLC控制器51的输出端相连接，所述报警装置54可以是蜂鸣器、闪光灯等装置。介质温度传感器531将检测到的导热介质温度值传递给PLC控制器51，当PLC控制器51判断检测到的导热介质温度高于导热介质预设温度时，由PLC控制器51发出控制指令以控制报警装置54通过蜂鸣、闪光等方式发出报警信息。如此设置在温度出现异常时，工作人员能及时收到设备运行异常的提示信息。
控制系统5的设置增加了本实施例电加热设备的智能性，设备可以实现自控加热温度、避免在使用过程中出现欠热或过热的加热情况，且能够将报警信息及时反馈给设备使用者。
所述控制系统5还包括控制面板55，所述控制面板55与所述PLC控制器51相连接。控制面板55可以是触摸式控制面板，在该控制面板上可以设置温度数据监测、报警信息等多个监测界面及参数设置界面、设备保养界面等。
温度数据监测界面可以显示的数据主要包括由介质温度传感器531、进油温度传感器532、出油温度传感器533分别检测到的导热介质温度、进油口处温度、出油口处温度，同时也包括由工作人员预设的导热介质目标温度。温度数据监测分为实时数据监测与数据曲线监测，数据曲线监测可以保存历史数据，通过历史数据查询功能能够查询历史数据。
报警信息界面则可以体现出所有的报警，包括历史和实时的报警，报警信息包括了起始日期时间、停止日期时间、报警名称、报警值、限定值以及报警描述等信息。
此外还可以通过触摸式的控制面板55在参数设置界面进行参数设置，参数设置不仅能够设置导热介质目标温度进行温度控制，同时可以设置温度传感器531、进油温度传感器532、出油温度传感器533的传感器校准，在传感器因信号干扰产生的非故障性数据可以通过传感器校准进行数据校准，从而确保监测数据的准确性。
设备保养界面可以设置加热管保养时间，通过记录加热管的工作时间并与设定的加热管保养时间比对来进行设备保养提示，在设备保养完毕后人工可以进行设备运行时间归零，设备保养功能的实现可以更好的对设备进行维护保养。作为优选，为了方便设备人工操作与设备的检修，本实施例控制系统设计了设备的手动操作功能，当进入手动操作界面时，系统将自动停止自动工作功能，退出后将保持进入手动操作界面的运行状态。自主维护提示、手动控制等功能进一步增加了本实施例电加热设备控制系统的智能性。
实施例二
图6至图8为本实施例用于原油加热的电加热设备的结构示意图，如图6至图8所示，本实施例与实施例一的区别仅在于在所述炉体1的外部加设了外壳6，所述外壳6上设置分别供所述输油盘管2的进油口、出油口穿出的进口611及出口612，所述外壳6上还设置有供所述加液管11穿出的加液口613、与所述排气孔141通过软管连通的排气口614及供所述排污管13穿出的排污口615；外壳顶端为用于防雨的呈三角形的防雨罩64，且外壳一侧安装有外壳门65。
所述外壳6内部被横向分隔为三层，分别为炉体层621、电气层622及控制层623；所述炉体层621与所述电气层622之间设置有电气层后面板631，所述电气层622及控制层623之间设置有电气层前面板632；所述炉体1安装在所述炉体层621内部，炉体层621下端安装有炉体固定板66，通过炉体固定板66上的孔与炉体马鞍座17上的孔使用螺丝将所述炉体1安装固定。
所述电气层622中安装有所述电加热设备的电气件，电气层622主要用于安装电气件，电气层622介于炉体层621与控制层623之间，电气层后面板631将电气层622与炉体层621隔开，起到电气分离的作用。图8为电气层前面板632结构示意图，如图9所示，电气层前面板632主体部分通过合页6321与边框部分铰接，主体部分为可打开式结构，在所述电气层前面板632主体部分上安装电气件，可打开式的结构用于方便电气件维修维护。电气层前面板632主体部分背面设置有卡片6322，所述卡片6322用于限位安装电气层前面板，防止其向内部打开。
在所述控制层623中安装所述控制面板55，控制层623用于人工操作电加热设备，控制层623位于电气安装前面板632和外壳门65之间，当打开外壳门65及电气层前面板632之后，就会看到电气件，并可以人工对电气件进行操作。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于原油加热的电加热设备，其特征在于：所述电加热设备包括炉体(1)、输油盘管(2)、多个电加热管(3)、导热介质(4)、控制系统(5)；
在所述炉体(1)的内腔中安装有所述输油盘管(2)及所述多个电加热管(3)，且在所述炉体(1)的内腔中填充有所述导热介质(4)，所述输油盘管(2)及所述电加热管(3)均浸没于所述导热介质(4)中；
所述输油盘管(2)的一端为进油口(21)、另一端为出油口(22)，且所述输油盘管(2)的两端从所述炉体(1)的一个侧面或分别从所述炉体(1)的两个侧面穿至所述炉体(1)外；
在所述炉体(1)的上端分别设置有均与所述炉体(1)内部连通的加液管(11)及排气阀(12)，在所述炉体(1)的下端则设置有与所述炉体(1)内部连通的排污管(13)；
所述控制系统(5)包括介质温度传感器(531)、PLC控制器(51)，所述介质温度传感器(531)和所述多个电加热管(3)均与所述PLC控制器(51)连接；
所述介质温度传感器(531)用于采集所述炉体(1)内导热介质(4)的温度，所述PLC控制器(51)用于接收所述介质温度传感器(531)的数据，并基于所述介质温度传感器(531)的数据和预设导热介质温度，通过回差延时控制所述多个电加热管(3)；其中，所述回差延时为导热介质(4)温度差值满足预设回差温度的时长。
2.根据权利要求1所述的用于原油加热的电加热设备，其特征在于：所述预设回差温度包括：启动回差温度和停止回差温度；所述回差延时包括：启动回差延时和停止回差延时。
3.根据权利要求1所述的用于原油加热的电加热设备，其特征在于：所述PLC控制器(51)还用于对所述多个电加热管(3)进行分组。
4.根据权利要求3所述的用于原油加热的电加热设备，其特征在于：所述PLC控制器(51)用于接收所述介质温度传感器(531)的数据，并基于所述介质温度传感器(531)的数据和预设导热介质温度，通过不同的回差延时控制多组电加热管(3)。
5.根据权利要求4所述的用于原油加热的电加热设备，其特征在于：所述多个电加热管(3)分为三组，第一组电加热管包括至少一个电加热管(3)；第二组电加热管包括至少两个电加热管(3)，第三组电加热管包括至少三个电加热管(3)；
所述PLC控制器(51)用于接收所述介质温度传感器(531)的数据，并基于所述介质温度传感器(531)的数据和预设导热介质温度，通过第一启动回差延时和第一停止回差延时控制第一组电加热管，通过第二启动回差延时和第二停止回差延时控制第二组电加热管，通过第三启动回差延时和第三停止回差延时控制第三组电加热管。
6.根据权利要求3所述的用于原油加热的电加热设备，其特征在于：所述多个电加热管(3)以预设分组周期进行轮换分组。
7.根据权利要求1所述的用于原油加热的电加热设备，其特征在于：所述控制系统(5)还包括液位计(52)，在所述炉体(1)内腔的上部安装有所述液位计(52)，所述液位计(52)与所述PLC控制器(51)的输入端相连接。
8.根据权利要求7所述的用于原油加热的电加热设备，其特征在于：所述控制系统(5)还包括进油温度传感器(532)、出油温度传感器(533)，所述进油温度传感器(532)用于检测所述输油盘管(2)进油口(21)处的油温，所述出油温度传感器(533)用于检测所述输油盘管(2)出油口处(22)的油温，所述进油温度传感器(532)、出油温度传感器(533)均与所述PLC控制器(51)的输入端相连接。
9.根据权利要求1所述的用于原油加热的电加热设备，其特征在于：所述导热介质(4)采用沸点为108℃，凝固点为-35℃的混合液体。
10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的用于原油加热的电加热设备的温度控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
由所述PLC控制器(51)获取所述介质温度传感器(531)的数据；
所述PLC控制器(51)基于所述介质温度传感器(531)的数据和预设导热介质温度，通过回差延时控制所述电加热管(3)；其中，所述回差延时为导热介质(4)温度差值满足预设回差温度的时长。
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