CN114508855A - 一种能够实现输出功率宽范围调节的电导热油炉系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电加热器技术，旨在提供一种能够实现输出功率宽范围调节的电导热油炉系统。本发明通过利用两台电加热器和两台导热油泵，结合各设备之间的阀门，极大地增加电导热油炉系统的运行模式可选性。在不同模式下，电导热油炉系统中具有数量不同的处于运行状态下的电加热器和导热油泵，在电加热器中具有不同的加热有流动方向。相对于现有技术，本发明的电导热油炉系统可以提供更多运行方式的选择，极大地拓宽了输出加热功率和导热油流速的调节范围；能够在导热油泵运行于额定扬程范围内的同时，保证电加热管管表温度不过高，防止导热油变质焦化；能通过运行状态的切换实现电加热器内部油路方向转换，以反向冲刷方式减轻结块油污堆积问题。
Description
技术领域
本发明涉及电加热器技术领域，具体是涉及一种能够实现输出功率宽范围调节的电导热油炉系统。
背景技术
电导热油炉是以导热油为载体，利用循环泵强制导热油循环，将热能输送给用热设备后，继而返回重新加热的特种工业炉。电导热油炉系统的加热输出功率取决于循环油泵的速率与电加热器的加热功率。但如果要同时满足循环油泵额定扬程范围和系统的加热输出功率，电加热管表面温度就难以保持在导热油工作膜的限定温度以下，从而导致油路中的导热油容易变质甚至焦化。
在现有技术中，通常采取多个加热器串联进行阶梯式升温的方式(如中国实用新型专利CN209445596U)，或者对一个大型加热器进行分程换热的方式(如CN206177097U)，以防止加热器中出现局部过高温的情况。在此基础上，再通过调节流量的方式满足输出需求功率。但是，在这些解决方案中，如果有部分特殊工况下需要高功率或低功率输出时，流速变动范围会比较大，这就对油泵本身的性能提出了较高要求。但是，由于油路管道本身是固定的且对油路的流速有一定要求，往往难以单独靠调节流量的方式输出需求功率；并且，油液需要始终流过多程容器导致压降增加，也会导致仅靠调节流量难以实现较大范围内的功率改变。此外，由于多个加热器或长壳程保持单一方向的循环方式，在长期使用后容易出现油污结块的现象，且难以清理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种能够实现输出功率宽范围调节的电导热油炉系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的解决方案是：
提供一种能够实现输出功率宽范围调节的电导热油炉系统，包括两台导热油泵和两台电加热器；
所述两台导热油泵的入口通过管路与用热设备的导热油出口相连；各导热油泵通过管路分别与一台电加热器相接，且在两泵出口的管路之间设有用于互通的直连管路；两台电加热器的出口均与用热设备的导热油入口管路相连，该导热油入口还通过管路与一台或两台电加热器的入口相连；
在所述各管路上分别设有阀门，通过相关阀门的启闭能实现在下述各连接方式中的切换：
方式一：两台电加热器的出口与用热设备的导热油入口之间的管路为连通状态，该导热油入口与电加热器入口之间管路上的阀门为关断状态；
(1)导热油泵和电加热器一一组配，以双泵并联-双加热器并联模式运行；或
(2)两台导热油泵与一台电加热器进行组配，以双泵并联-单加热器模式运行；或
(3)一台导热油泵与两台电加热器进行组配，以单泵-双加热器并联模式运行；或
(4)一台导热油泵与一台电加热器进行组配，以单泵-单加热器模式运行；
方式二：两台电加热器的出口与用热设备的导热油入口之间的管路为关断状态，该导热油入口与一台电加热器的入口之间的管路为连通状态；两台导热油泵的出口均与另一台电加热器的入口连通，两台电加热器串联运行；只运行一台热油泵，或同时运行两台导热油泵。
作为本发明的优选方案，在电加热器入口处的管路上设有两位三通电磁阀，用于在导热油泵-电加热器和用热设备-电加热器两种连通状态之间进行切换，两位三通电磁阀通过信号线连接至上位工控机。
作为本发明的优选方案，在用热设备的导热油入口管路上设有电磁阀，电磁阀通过信号线连接至上位工控机。
作为本发明的优选方案，该系统还包括膨胀槽，用于容纳导热油的受热膨胀量；膨胀槽通过管路连接至导热油泵的入口。
作为本发明的优选方案，该系统还包括油气分离器，用于分离油路循环过程中产生的气泡；油气分离器设于导热油泵与用热设备之间的管路上。
作为本发明的优选方案，该系统还包括备用的导热油泵，与所述两台导热油泵并联设置。
作为本发明的优选方案，在导热油泵入口的管路上设有过滤器。
作为本发明的优选方案，在导热油泵出口的管路上设有压力传感器、温度传感器和流量传感器，分别通过信号线连接至上位工控机。
作为本发明的优选方案，在用热设备出入口处的管路之间设有用于互通的直连管路。
作为本发明的优选方案，所述电加热器包括多个独立工作的电加热组，在电加热器出入口处的管路上和所述电加热组内分别设有温度传感器；温度传感器通过信号线连接至电加热器的温控模块，温控模块通过信号线连接至上位工控机。
发明原理描述：
本发明通过两台电加热器+两台导热油泵(甚至三台或更多)的设置，结合运用各设备之间的阀门，能够极大地增加电导热油炉系统的运行模式可选性。在不同模式下，电导热油炉系统中具有数量不同的处于运行状态下的电加热器和导热油泵，在电加热器中具有不同的加热有流动方向。因此，本发明的电导热油炉系统可以从最小输出加热功率的单泵-单加热器模式，通过切换运行模式实现输出加热功率的变化，直至最大输出加热功率的双泵(多泵)并联-单加热器模式。
基于上述宽范围的输出加热功率选择，本发明可以满足高功率输出情况下的边界层油温不超高，且导热油泵始终运行在额定扬程范围内。除了输出加热功率的宽范围选择，本发明也能实现导热油流速的宽范围调节，满足用热设备的不同运行工况的需求。
此外，本发明还能通过运行状态的切换，实现电加热器内部油路方向转换，通过反向冲刷解决现有技术中导热油变质焦化造成的结块油污堆积问题。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：
1、相对于现有技术，本发明的电导热油炉系统可以提供更多运行方式的选择，极大地拓宽了输出加热功率和导热油流速的调节范围；
2、本发明能够在导热油泵运行于额定扬程范围内的同时，保证电加热管管表温度不过高，防止导热油变质焦化；
3、本发明能通过运行状态的切换实现电加热器内部油路方向转换，以反向冲刷方式减轻结块油污堆积问题。
附图说明
图1为双泵并联-双加热器并联模式运行的电导热油炉系统示例。
图2为单泵-双加热器串联模式运行的电导热油炉系统示例。
图中附图标记为：膨胀槽1；油气分离器2；第一导热油泵3；备用导热油泵4；第二导热油泵5；两位三通电磁阀6；第二电加热器7；第一电加热器8；电磁阀9；用热设备10；压力传感器11；温度传感器12；流量传感器13。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
本申请中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图所示，本实施例中的电导热油炉系统的主要设备包括：膨胀槽1、油气分离器2、第一导热油泵3、备用导热油泵4、第二导热油泵5、第二电加热器7；第一电加热器8。三台导热油泵并联设置，入口通过管路与用热设备10的导热油出口相连；各导热油泵出口通过两条管路分别与第二电加热器7、第一电加热器8相接，且在各泵出口的管路之间设有用于互通的直连管路；两台电加热器的出口均与用热设备10的导热油入口管路相连，该导热油入口还通过管路与第二电加热器7的入口相连。或者，可选地该导热油入口同时通过管路与第一电加热器8的入口相连(图中未示出)。
膨胀槽1通过管路连接至导热油泵的入口，用于容纳导热油的受热膨胀量；油气分离器2设于导热油泵与用热设备10之间的管路上，用于分离油路循环过程中产生的气泡；
在第二电加热器7入口处的管路上设有两位三通电磁阀6，分别连接导热油泵的出口管路和用热设备10的导热油入口管路，用于在导热油泵-电加热器和用热设备-电加热器两种连通状态之间进行切换，两位三通电磁阀6通过信号线连接至上位工控机(图中未示出)。在用热设备10的导热油入口管路上设有电磁阀9，电磁阀9通过信号线连接至上位工控机。
在各导热油泵入口的管路上设有过滤器，用于过滤导热油中的金属碎屑、油污沉积物等。在各导热油泵出口的管路上设有压力传感器11、温度传感器12和流量传感器13，分别通过信号线连接至上位工控机。
各电加热器可选地包括多个独立工作的电加热组，在电加热器出入口处的管路上和电加热组内分别设有温度传感器，温度传感器可选为热电偶或PT100。温度传感器通过信号线连接至电加热器的温控模块，温控模块通过信号线连接至上位工控机。内置的温度传感器与电加热器中的电加热管捆绑在一起，用于超温保护。
在用热设备10出入口处的管路之间设有用于互通的直连管路。当油路预加热循环时，可以关闭用热设备10出入口管路上的阀门，打开直连管路上的阀门进行内循环，通过快速加热避免管道散热，从而降低能耗。此外，在每个可拆卸的设备前后可选地设有闸阀，便于替换故障组件。
在所述各管路上分别设有阀门，通过相关阀门的启闭能实现在下述各连接方式中的切换：
方式一：两台电加热器的出口与用热设备10的导热油入口之间的管路为连通状态，该导热油入口与电加热器入口之间管路上的阀门为关断状态；
(1)导热油泵和电加热器一一组配，以双泵并联-双加热器并联模式运行；或
(2)两台导热油泵与一台电加热器进行组配，以双泵并联-单加热器模式运行；或
(3)一台导热油泵与两台电加热器进行组配，以单泵-双加热器并联模式运行；或
(4)一台导热油泵与一台电加热器进行组配，以单泵-单加热器模式运行；
方式二：两台电加热器的出口与用热设备10的导热油入口之间的管路为关断状态，该导热油入口与一台电加热器的入口之间的管路为连通状态；两台导热油泵的出口均与另一台电加热器的入口连通，两台电加热器串联运行；只运行一台热油泵，或同时运行两台导热油泵。
以图1中双泵并联-双加热器并联模式运行的电导热油炉系统为例进行说明：
第一电加热器8和第二电加热器7的出口与用热设备10的导热油入口之间的管路为连通状态，该导热油入口与电加热器入口之间管路上的阀门为关断状态；第一导热油泵3与第一电加热器8组配，第二导热油泵5与第二电加热器7组配，泵出口与电加热器入口连通，电加热器出口与用热设备10入口连通。此时，系统以双泵并联-双加热器并联模式运行。
系统内的油路循环方式为：导热油从通过膨胀槽1注入油气分离器2，进入循环油路。导热油分别经第一导热油泵3送入第一电加热器8加热，经第二导热油泵5送入第二电加热器7加热；经过加热的导热油汇合后输入用热设备10，并由其出口返回油气分离器2，再次进入循环。
以图2中单泵-双加热器串联模式运行的电导热油炉系统为例进行说明：
第一电加热器8和第二电加热器7的出口与用热设备10的导热油入口之间的管路为关断状态；通过切换两位三通电磁阀6，使该导热油入口与第二电加热器7的入口之间的管路为连通状态。停运第二导热油泵5，同时关断第二导热油泵5与第二电加热器7的连接。第一导热油泵3的出口与第二电加热器8的入口连通，两台电加热器串联运行。
系统内的油路循环方式为：导热油从通过膨胀槽1注入油气分离器2，进入循环油路。导热油经第一导热油泵3送入第一电加热器8加热，再送入第二电加热器7实现阶梯加热；经过加热的导热油被输入用热设备10，并由其出口返回油气分离器2，再次进入循环。
除以上示例之外，本发明还可以通过增加管路和阀门，切换各设备前后阀门以实现运行模式的转换。例如还可实现双泵并联-单加热器模式、单泵-双加热器并联模式、单泵-单加热器模式、双泵并联-双加热器串联模式的运行。
备用导热油泵4除了可以在第一导热油泵3与第二导热油泵5故障情况下进行快速切换使用之外，还可以加入系统循环实现三泵并联(甚至多泵并联)运行。
当用热设备10的导热油入口通过管路与第一电加热器8的入口相连时，就可以通过阀门切换实现具有与图2中相反循环方向的运行模式。这样就可以实现针对第一电加热器8内部的反向冲刷，减轻其内部结块或油污堆积。这一连接方式虽未以附图形式示出，但本领域技术人员基于前面的描述能够理解其实现方式，故此处不再赘述。
Claims (10)
1.一种能够实现输出功率宽范围调节的电导热油炉系统，包括两台导热油泵和两台电加热器；其特征在于，
所述两台导热油泵的入口通过管路与用热设备的导热油出口相连；各导热油泵通过管路分别与一台电加热器相接，且在两泵出口的管路之间设有用于互通的直连管路；两台电加热器的出口均与用热设备的导热油入口管路相连，该导热油入口还通过管路与一台或两台电加热器的入口相连；
在所述各管路上分别设有阀门，通过相关阀门的启闭能实现在下述各连接方式中的切换：
方式一：两台电加热器的出口与用热设备的导热油入口之间的管路为连通状态，该导热油入口与电加热器入口之间管路上的阀门为关断状态；
(1)导热油泵和电加热器一一组配，以双泵并联-双加热器并联模式运行；或
(2)两台导热油泵与一台电加热器进行组配，以双泵并联-单加热器模式运行；或
(3)一台导热油泵与两台电加热器进行组配，以单泵-双加热器并联模式运行；或
(4)一台导热油泵与一台电加热器进行组配，以单泵-单加热器模式运行；
方式二：两台电加热器的出口与用热设备的导热油入口之间的管路为关断状态，该导热油入口与一台电加热器的入口之间的管路为连通状态；两台导热油泵的出口均与另一台电加热器的入口连通，两台电加热器串联运行；只运行一台热油泵，或同时运行两台导热油泵。
2.根据权利要求1所述的电导热油炉系统，其特征在于，在电加热器入口处的管路上设有两位三通电磁阀，用于在导热油泵-电加热器和用热设备-电加热器两种连通状态之间进行切换，两位三通电磁阀通过信号线连接至上位工控机。
3.根据权利要求1所述的电导热油炉系统，其特征在于，在用热设备的导热油入口管路上设有电磁阀，电磁阀通过信号线连接至上位工控机。
4.根据权利要求1所述的电导热油炉系统，其特征在于，该系统还包括膨胀槽，用于容纳导热油的受热膨胀量；膨胀槽通过管路连接至导热油泵的入口。
5.根据权利要求1所述的电导热油炉系统，其特征在于，该系统还包括油气分离器，用于分离油路循环过程中产生的气泡；油气分离器设于导热油泵与用热设备之间的管路上。
6.根据权利要求1所述的电导热油炉系统，其特征在于，该系统还包括备用的导热油泵，与所述两台导热油泵并联设置。
7.根据权利要求1所述的电导热油炉系统，其特征在于，在导热油泵入口的管路上设有过滤器。
8.根据权利要求1所述的电导热油炉系统，其特征在于，在导热油泵出口的管路上设有压力传感器、温度传感器和流量传感器，分别通过信号线连接至上位工控机。
9.根据权利要求1所述的电导热油炉系统，其特征在于，在用热设备出入口处的管路之间设有用于互通的直连管路。
10.根据权利要求1所述的电导热油炉系统，其特征在于，所述电加热器包括多个独立工作的电加热组，在电加热器出入口处的管路上和所述电加热组内分别设有温度传感器；温度传感器通过信号线连接至电加热器的温控模块，温控模块通过信号线连接至上位工控机。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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