CN113237234A - 一种小型水浴式燃气管道间接加热装置及恒温加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型水浴式燃气管道间接加热装置及恒温加热方法，其包括用于容纳热传递介质的腔体，腔体内部设置有螺旋导流管和加热装置；腔体的顶部可拆卸设置有密封盖；密封盖上设置有进气接头和出气接头；腔体顶部设置有用于控制加热装置的输出功率的控制装置；控制装置包括与加热装置电性连接的处理器和与处理器电性连接的温度传感器；温度传感器可以实时监测出气接头内气体的温度，当出气接头内气体温度低于预设值时，控制装置控制加热件工作，从而实现加热消除冰堵的目的，本装置的自动化程度高，可以自动加热气体，可以大量的节约人工成本；且本装置便于安装，维护方便，解决了加热过程中对其他管道上的设备产生影响的问题。
Description
技术领域
本发明涉及燃气输送管道加热设备的技术领域，特别是涉及一种小型水浴式燃气管道间接加热装置及恒温加热方法。
背景技术
现有燃气输配过程中，指挥器调压器是必备设备。但在较大压降或低温环境时，指挥器调压器在工作中容易被气质中的水份凝结物堵塞，造成指挥器冰堵，使调压器无法正常工作。为了解决这个问题，目前采取的方法有两个：一是人工烧开水淋浴调压器，使调压器升温解决低温凝结问题。二是使用伴热带加热的方式，把输气管道加热(进而把管内气体也加热)来解决低温凝结问题。
人工烧开水淋浴的方法，需要工人一直持续的烧水淋浴调压器，这个只能作为应急处理，对于长期处于低温天气的地方基本没有办法坚持。
使用伴热带加热的方式，是目前燃气公司通用的使用方法，但伴热带加热的方式也有较大的弊端：首先伴热带的自发热温度有限，在极寒的时候对管道加热难度极大，基本没有加热效果。其次，伴热带的安装要求较高，特别对保温层要求严格，所以安装维护困难。最后，伴热带安装时会包裹整个管道，对于输配气中的设备的检修和维护有很大的影响。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种小型水浴式燃气管道间接加热装置及恒温加热方法，解决了指挥器调压器在工作中容易出现冰堵燃气管道现象的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
提供一种小型水浴式燃气管道间接加热装置，其包括用于容纳热传递介质的腔体，腔体内部设置有螺旋导流管和用于加热腔体内热传递介质的加热件；
腔体的顶部可拆卸设置有密封盖；密封盖上设置有分别与螺旋导流管的两端连通的进气接头和出气接头；腔体顶部设置有用于控制加热件的输出功率的控制装置；
控制装置包括与加热件电性连接的处理器和与处理器电性连接的温度传感器；温度传感器用于实时采集与出气接头连通的燃气管道中气体的温度信息。
进一步地，小型水浴式燃气管道间接加热装置还包括外壳体，腔体固定设置于外壳体内，外壳体顶部螺纹连接有端盖；控制装置设置在端盖的上表面，
加热件为电加热棒，加热件的一端穿过端盖和密封盖设于腔体内，另一端与处理器电性连接。
进一步地，腔体内设置有与处理器电性连接的液位传感器。
进一步地，密封盖上设置有与腔体连通的泄压阀。
进一步地，端盖的上表面凸起设置有连接部，端盖的上表面设置有一个用于安装控制装置的安装壳体，安装壳体的底部设置有与连接部配合的环形卡槽。
进一步地，进气接头和出气接头均为快插接头。
进一步地，控制装置还包括与处理器电性连接的触控显示器和存储器，触控显示器设置于安装壳体的外表面，触控显示器用于显示出气接头内气体的温度和加热件的发热功率；存储器用于出气接头内气体的温度信息和加热件的发热功率信息，处理器和存储器设置于安装壳体内壁上。
本方案还提供一种小型水浴式燃气管道间接加热装置的恒温加热方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：处理器判断当前温度传感器采集到温度信息是否低于最低温度的阈值，若是，则进入步骤2，否则进入步骤4；
步骤2：处理器控制加热件使腔体中的热传导介质加热至设定温度；热传导介质加热螺旋管内的气体到设定温度；
步骤3：当出气接头内气体的温度达到预设温度后，处理器控制加热件停止加热；
步骤4：加热件不工作，温度传感器实时采集出气接头内气体的温度；
步骤5：重复步骤1～4，实时对出气接头内气体进行温度监测，从而实现加热消除冰堵的目的。
进一步地，步骤2中处理器通过控制加热件的输出功率，使热传导介质加热至设定温度，处理器控制加热件的输出功率包括如下步骤：
步骤21：根据温度传感器采集到的实时当前检测温度数值和设定温度值，得到本次偏差值，并将得到的本次变差值记录在存储器中；
Err＝ST-CT
式中，Err为本次偏差值，ST为设定温度值，CT为当前检测温度数值；
步骤22：每经过一段设定的时间，采集一次当前检测温度数值与设定温度值的差值，在设定的时间内，采集多次偏差值，并对多个偏差值进行偏差积分：
式中，II为偏差积分，A为偏差值，n为偏差次数；
步骤23：根据上次偏差值和本次偏差值的到偏差差值；
D_Err＝Err-LT_Err
式中，D_Err为偏差差值，LT_Err为上次偏差值；
步骤24：根据步骤21～23中的本次偏差值、偏差积分和偏差差值，得到加热件的当前输出功率；
P＝PP*Err+II*k+DD*D_Err
式中P为加热件的当前输出功率；PP为放大系数，根据当前加热棒的输出功率取值，PP的取值范围为1～50；DD为微分系数，取值范围为50～300；
步骤25：重复步骤21～步骤24，处理器根据温度传感器采集到的温度信息，实时持续的对加热件的输出功率进行不断的修正，使加热件对出气接头内气体加热恒定在设定温度值。
本方案中加热装置的原理为：加热体流动方向为从进气接头流入，进过螺旋导流管后从出气接头流出。该装置重点要加热的部分为螺旋管。具体实现方式是将腔体装满水，使螺旋管全部侵入水中。控制装置通电后控制加热件的功率，使其为腔体内的水加热一直到我们设定的温度值，并使水温保持恒定。水温上升后，将会带动浸泡在水里的螺旋管的温度上升，流过螺旋管内的气体温度自然也就会上升，从而实现加热消除冰堵的目的。
本发明的有益效果为：本方案中的温度传感器可以实时监测出气接头内气体的温度，当出气接头内气体温度低于预设值时，控制装置控制加热件加热出气接头内气体，从而实现加热消除冰堵的目的，本装置的自动化程度高，可以自动加热调压器内气体，可以大量的节约人工成本；且本装置便于安装，维护方便，解决了加热过程中对其他管道上的设备产生影响的问题。
附图说明
图1为一种小型水浴式燃气管道间接加热装置的结构示意图。
图2为控制装置的结构示意图。
其中，1、腔体；2、螺旋导流管；3、加热件；4、密封盖；5、进气接头；6、出气接头；7、控制装置；701、处理器；702、温度传感器；703、触控显示器；704、触控显示器；8、外壳体；9、端盖；10、液位传感器；11、泄压阀；12、连接部；13、安装壳体；14、环形卡槽。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1～2，本发明提供了一种小型水浴式燃气管道间接加热装置，其包括用于容纳热传递介质的腔体1，热传递介质可以选用水介质，水的比热容较大，用水做运输能量的介质可以达到更好的加热效果，且水介质稳定，水介质泄露不会对燃气管道的安全造成影响，提高了设备的安全性和可靠性。
本方案中的小型水浴式燃气管道间接加热装置，通过进气接头5和出气接头6与燃气管道连通，只是对指挥器调压器中的燃气管道内的气体进行加热，减少加热范围，有效地降低了加热过程所产生的能耗，同时可以将加热装置优选为一体化小型化设计，拆装简单方便，日常保养和维修更加方便和省时省力，整个设备小巧，便于安装，解决了加热过程中对其他管道上的设备产生影响的问题。
腔体1内部设置有螺旋导流管2和用于加热腔体1内热传递介质的加热件3；螺旋导流管2增加受热面积，可以提高加热效果；加热件3可以为电加热棒，便于控制加热功率进而改变加热温度，便是实现自动化加热。
腔体1的顶部可拆卸设置有密封盖4，密封盖4的设置，可以减少腔体1内热传递介质热量的散失，提高保温效果；密封盖4上设置有分别与螺旋导流管2的两端连通的进气接头5和出气接头6，进气接头5与燃气管道的进气端连接，出气接头6和燃气管的出气端连接，进气接头5和出气接头6均为快插接头，方便燃气管道的装配和拆卸；腔体1顶部设置有用于控制加热件3的输出功率的控制装置7；
控制装置7包括与加热件3电性连接的处理器701和与处理器701电性连接的温度传感器702；温度传感器702用于实时采集与出气接头6连通的燃气管道中气体的温度信息。
作为控制装置7的一种具体的安装方式，端盖9的上表面凸起设置有连接部12，端盖9的上表面设置有一个用于安装控制装置7的安装壳体13，安装壳体13的底部设置有与连接部12配合的环形卡槽14，方便安装壳体13固定在端盖9上，且方便拆卸，固定牢固；控制装置7还包括与处理器701电性连接的触控显示器703和存储器704，触控显示器703设置于安装壳体13的外表面，触控显示器703用于显示出气接头6内气体的温度和加热件3的发热功率，便于工作人员直观了解小型水浴式燃气管道间接加热装置的工作状态；存储器704用于出气接头6内气体的温度信息和加热件3的发热功率信息，处理器701和存储器704设置于安装壳体13内壁上。
小型水浴式燃气管道间接加热装置还包括外壳体8，腔体1固定设置于外壳体8内，外壳体8顶部螺纹连接有端盖9；控制装置7设置在端盖9的上表面，
加热件3为电加热棒，加热件3的一端穿过端盖9和密封盖4设于腔体1内，另一端与处理器701电性连接。
外壳体8可以保护腔体1，起到防护作用，避免外界碰撞导致腔体1内的热传递介质泄漏，且外壳体8具有一定的保温功能，较少外界温度对腔体1内温度的影响，使得热传递介质温度更加温度，减少了降低了能耗并保障了加热效果。
腔体1内设置有与处理器701电性连接的液位传感器10，液位传感器10可以实时检测腔体1内热传递介质的液面高度，可以直观了解到腔体1内液面的高度，避免出现热传递介质挥发减少造成加热效果差或者造成加热件3干烧而损坏的情况。
密封盖4上设置有与腔体1连通的泄压阀11，泄压阀11可以恒定腔体1内的压强，避免因压强过大而造成腔体1爆炸的现象。
本发明还提供的一种小型水浴式燃气管道间接加热装置的恒温加热方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：处理器701判断当前温度传感器702采集到温度信息是否低于最低温度的阈值，若是，则进入步骤2，否则进入步骤4；
步骤2：处理器701控制加热装置使腔体1中的热传导介质加热至设定温度；热传导介质加热螺旋管内的气体到设定温度；
步骤3：当出气接头6内气体的温度达到预设温度后，处理器701控制加热装置停止加热；
步骤4：加热装置不工作，温度传感器702实时采集出气接头6内气体的温度；
步骤5：重复步骤1～4，实时对出气接头6内气体进行温度监测，从而实现加热消除冰堵的目的。
进一步地，步骤21：根据温度传感器702采集到的实时当前检测温度数值和设定温度值，得到本次偏差值；
Err＝ST-CT
式中，Err为本次偏差值，ST为设定温度值，CT为当前检测温度数值；
步骤22：每经过一段设定的时间，采集一次当前检测温度数值与设定温度值的差值，得到多个偏差值，并对多个偏差值进行偏差积分：
式中，II为偏差积分，A为偏差值，n为偏差次数；
步骤23：根据上次偏差值和本次偏差值的到偏差差值；
D_Err＝Err-LT_Err
式中，D_Err为偏差差值，LT_Err为上次偏差值；
步骤24：得到加热装置的当前输出功率，
P＝PP*Err+II*k+DD*D_Err
式中P为加热装置的当前输出功率；PP为放大系数，根据当前加热棒的输出功率取值，PP的取值范围为1～50；DD为微分系数，取值范围为50～300；
步骤25：重复步骤21～步骤24，处理器701根据温度传感器702采集到的温度信息，处理器701分析当前检测温度数值与上次检测温度数值之间的本次偏差值，并根据本次偏差值实时持续的对加热装置的输出功率进行不断的修正，使加热装置对出气接头6内气体加热恒定在设定温度值，采用本方案中的恒温加热方法，可以根据采集到的出气接头6内气体的温度信息，实时控制加热件3的输出功率，使得腔体1的热传导介质温度值恒定在预设的温度值，同时降低了能耗并保障了加热效果。
本方案中的加热装置的工作过程为：当温度传感器702检测到出气接头6内的气体温度低于设定值时，控制装置7控制加热件3工作，加热体流动方向为从进气接头5流入，进过螺旋导流管2后从出气接头6流出。该装置重点要加热的部分为螺旋管。具体实现方式是将腔体1装满水，使螺旋管全部侵入水中。控制装置7通电后控制加热装置的功率，使其为腔体1内的水加热一直到我们设定的温度值，并使水温保持恒定。水温上升后，将会带动浸泡在水里的螺旋管的温度上升，流过螺旋管内的气体温度自然也就会上升，从而实现加热消除冰堵的目的。
Claims (9)
1.一种小型水浴式燃气管道间接加热装置，其特征在于，包括用于容纳热传递介质的腔体(1)，所述腔体(1)内部设置有螺旋导流管(2)和用于加热腔体(1)内热传递介质的加热件(3)；
腔体(1)的顶部可拆卸设置有密封盖(4)；所述密封盖(4)上设置有分别与所述螺旋导流管(2)的两端连通的进气接头(5)和出气接头(6)；腔体(1)顶部设置有用于控制加热件(3)的输出功率的控制装置(7)；
所述控制装置(7)包括与所述加热件(3)电性连接的处理器(701)和与所述处理器(701)电性连接的温度传感器(702)；所述温度传感器(702)用于实时采集与所述出气接头(6)连通的燃气管道中气体的温度信息。
2.根据权利要求1所述的一种小型水浴式燃气管道间接加热装置，其特征在于，还包括外壳体(8)，所述腔体(1)固定设置于所述外壳体(8)内，外壳体(8)顶部螺纹连接有端盖(9)；所述控制装置(7)设置在所述端盖(9)的上表面；
所述加热件(3)为电加热棒，加热件(3)的一端穿过所述端盖(9)和密封盖(4)设于腔体(1)内，另一端与所述处理器(701)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种小型水浴式燃气管道间接加热装置，其特征在于，所述腔体(1)内设置有与所述处理器(701)电性连接的液位传感器(10)。
4.根据权利要求1所述的一种小型水浴式燃气管道间接加热装置，其特征在于，所述密封盖(4)上设置有与所述腔体(1)连通的泄压阀(11)。
5.根据权利要求2所述的一种小型水浴式燃气管道间接加热装置，其特征在于，所述端盖(9)的上表面凸起设置有连接部(12)，端盖(9)的上表面设置有一个用于安装所述控制装置(7)的安装壳体(13)，所述安装壳体(13)的底部设置有与所述连接部(12)配合的环形卡槽(14)。
6.根据权利要求5所述的一种小型水浴式燃气管道间接加热装置，其特征在于，所述进气接头(5)和出气接头(6)均为快插接头。
7.根据权利要求5所述的一种小型水浴式燃气管道间接加热装置，其特征在于，所述控制装置(7)还包括与所述处理器(701)电性连接的触控显示器(703)和存储器(704)，所述触控显示器(703)设置于所述安装壳体(13)的外表面，触控显示器(703)用于显示所述出气接头(6)内气体的温度和加热件(3)的发热功率；所述存储器(704)用于出气接头(6)内气体的温度信息和加热件(3)的发热功率信息，处理器(701)和存储器(704)设置于安装壳体(13)内壁上。
8.根据权利要求1～7任一所述的一种小型水浴式燃气管道间接加热装置的恒温加热方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：处理器(701)判断当前温度传感器(702)采集到温度信息是否低于最低温度的阈值，若是，则进入步骤2，否则进入步骤4；
步骤2：处理器(701)控制加热件(3)使腔体(1)中的热传导介质加热至设定温度；热传导介质加热螺旋管内的气体到设定温度；
步骤3：当出气接头(6)内气体的温度达到预设温度后，处理器(701)控制加热件(3)停止加热；
步骤4：加热件(3)不工作，温度传感器(702)实时采集出气接头(6)内气体的温度；
步骤5：重复步骤1～4，实时对出气接头(6)内气体进行温度监测，从而实现加热消除冰堵的目的。
9.根据权利要求8中所述的一种小型水浴式燃气管道间接加热装置的恒温加热方法，其特征在于，步骤2中处理器(701)通过控制加热件(3)的输出功率，使热传导介质加热至设定温度，处理器(701)控制加热件(3)的输出功率，包括如下步骤：
步骤21：根据温度传感器(702)采集到的实时当前检测温度数值和设定温度值，得到本次偏差值，并将得到的本次变差值记录在存储器(704)中；
Err＝ST-CT
式中，Err为本次偏差值，ST为设定温度值，CT为当前检测温度数值；
步骤22：每经过一段设定的时间，采集一次当前检测温度数值与设定温度值的差值，在设定的时间内，采集多次偏差值，并对多个偏差值进行偏差积分：
式中，II为偏差积分，A为偏差值，n为偏差次数；
步骤23：根据上次偏差值和本次偏差值的到偏差差值；
D_Err＝Err-LT_Err
式中，D_Err为偏差差值，LT_Err为上次偏差值；
步骤24：根据步骤21～23中的本次偏差值、偏差积分和偏差差值，得到加热件(3)的当前输出功率；
P＝PP*Err+II*k+DD*D_Err
式中P为加热件(3)的当前输出功率；PP为放大系数，根据当前加热棒的输出功率取值，PP的取值范围为1～50；DD为微分系数，取值范围为50～300；
步骤25：重复步骤21～步骤24，处理器(701)根据温度传感器(702)采集到的温度信息，实时持续的对加热件(3)的输出功率进行不断的修正，使加热件(3)对出气接头(6)内气体加热恒定在设定温度值。
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