CN205622904U - 应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，包括管道侧和电源侧；其中，管道侧包括管道和缠绕于管道外围的感应加热线圈，感应加热线圈与电源侧连接；电源侧与管道侧连接，并设置有PLC控制器；电源侧在PLC控制器的控制下向管道侧提供电能，通过感应加热线圈将电能转换为内能对流经管道内的原油进行加热。本实用新型通过对PLC控制器编程，增加智能控制算法，从而控制缠绕于管道外围的感应加热线圈的加热效率和安全性能，达到节能环保的目的，更具有实用价值。

Description

应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置

技术领域

本实用新型属于感应加热技术领域，特别涉及一种应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置。

背景技术

我国开采的原油绝大多数为“三高”原油，即高凝固点、 高粘度和高含蜡原油，因为管路周围的环境温度已经高于其凝固点，油品在环境温度下的粘度很高，流动性差，直接在环境温度下输送难以实现，所以在运输过程中，常采用对原油进行加热的方法，加热后的原油粘度降低、流动性升高，有利于石油的运输。

目前，油田原油加热方式主要有换热器加热和电阻式电加热器加热两种模式：

1、换热器加热：换热器加热方式需要热水源，由燃油或者燃气锅炉配套给水预先加热，再通过换热器循环，将热量传递给原油，达到给原油提温的目的。该方式存在加热效率不高，工艺复杂以及锅炉燃烧造成大气污染等缺点，目前逐步被各类电加热器所取代。

2、电阻式电加热：主要是利用电阻丝发热原理，将热量传递给流过电阻丝的原油，从而达到加热目的。该类型加热器具有对大气没有污染，工艺流程简单的优点，在油田有着广泛应用。该种电加热器的不足之处在于加热效率低、能耗过高，同时由于跟原油直接接触，也存在一定的安全风险。

鉴于上述现有的油田原油加热方式存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，使其更具有实用性。

实用新型内容

本实用新型中提供了一种应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，通过设置 PLC控制器，增加智能控制算法，从而控制缠绕于管

道外围的感应加热线圈的加热效率和安全性能，达到节能环保的目的，更具有实用价值。

本实用新型采取的技术方案为：应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，包括管道侧和电源侧；

其中，管道侧包括管道和缠绕于管道外围的感应加热线圈，感应加热线圈与电源侧连接；

电源侧与管道侧连接，并设置有PLC控制器；

电源侧在PLC控制器的控制下向管道侧提供电能，通过感应加热线圈将电能转换为内能对流经管道内的原油进行加热。

进一步地，管道侧还包括法兰、保温层和外壳；

法兰设置于管道两端；保温层和外壳由内至外依次设置于经感应加热线圈包裹的管道外围。

进一步地，管道侧还包括与PLC控制器连接的温度变送器和压力变送器；

温度变送器对管道的进出口温度进行采集并传送至PLC控制器；压力变送器对管道的进口压力进行采集并传送给PLC控制器。

进一步地，外壳设置有防水防爆电缆接头接口。

进一步地，电源侧包括依次连接的三相不控整流电路、直流滤波电路、斩波调功电路、调频逆变电路；

三相不控整流电路的输入端与三相交流电源连接；

调频逆变电路的输出端与感应加热线圈连接；

斩波调功电路和调频逆变电路均与PLC控制器连接。

电源侧还包括电能参数采集装置，电能参数采集装置的输入端与三相不控整流电路的输入端连接，电能参数采集装置的输出端与PLC控制器连接。

进一步地，PLC控制器通过功率调节电路与斩波调功电路的连接； PLC控制器通过PWM驱动电路与调频逆变电路连接。

电源侧还设置有触摸屏，触摸屏与PLC控制器连接，对温度变送器和压力变送器所采集的信息进行显示。

电源侧还设置有声光报警装置；声光报警装置与PLC控制器连接。

进一步地，PLC控制器设置有以太网通讯接口。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下的有益效果：

1、通过对PLC控制器编程，增加智能控制算法，从而控制缠绕于管道外围的感应加热线圈的加热效率和安全性能，且加热均匀，加热时间短，达到节能环保的目的；

2、通过在管道两端设置法兰，使得装置通用性更强，便于连接和维修更换，装置体积小，结构简单；

3、通过设置保温层，有效的阻隔热量的散失，起到节能的作用；

4、设置防水防爆电缆接头接口，提高装置的安全性能，降低复杂环境对装置使用寿命的影响；

5、温度变送器、压力变送器和电能参数采集装置的设置，通过反馈的数值提高PLC控制的智能化程度，及时有效的根据反应的数值对所提供的电能进行调整和优化，用最低的能耗达到最佳的加热效果；

6、通过设置触摸屏，使得整个控制过程可视化，操作更加直观简单，降低对操作者的要求；

7、声光报警装置的设置使得操作人员可脱机操作，解放人力，当出现问题时，操作人员可根据警报及时有效的对问题进行处理；

8、PLC控制器预留以太网通讯接口，便于实现装置远程监控。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，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为本实用新型一种应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置的结构示意图；

图2为本实用新型管道侧的机构示意图；

附图中标记含义：1管道侧、2电源侧、3管道、4感应加热线圈、5 PLC控制器、6法兰、7保温层、8外壳、9温度变送器、10压力变送器、11防水防爆电缆接头接口、12触摸屏、13声光报警装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例采用递进的方式撰写。

如图1~2所示，一种应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，包括管道侧1和电源侧2；其中，管道侧1包括管道3和缠绕于管道3外围的感应加热线圈4，感应加热线圈4与应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置电源侧2连接；电源侧2与管道侧1连接并设置有PLC控制器5；电源侧2在PLC控制器5的控制下向管道侧1提供电能，通过感应加热线圈4将电能转换为内能对流经管道3内的原油进行加热；通过对PLC控制器5编程，增加智能控制算法，对高频电源的频率、输出功率进行调节，从而控制缠绕于管道3外围的感应加热线圈4的加热效率和安全性能，达到节能环保的目的。

管道侧1还包括法兰6、保温层7和外壳8；法兰6设置于管道3两端；保温层7和外壳8由内至外依次设置于经感应加热线圈4包裹的管道3外围，做好管道3外部的防腐及保温工作，有效的阻隔热量的散失，起到节能的作用；外壳8设置有防水防爆电缆接头接口11，提高装置的安全性能，降低复杂环境对装置使用寿命的影响；管道侧1还包括与PLC控制器5连接的温度变送器9和压力变送器10；温度变送器9对管道3的进出口温度进行采集，压力变送器10对管道3的进口压力进行采集，所有采集到的信号经防爆接线盒将数据传至电源侧2的PLC控制器5中，PLC控制器5根据管道侧1进出口温度、进口压力等数据进行智能分析，实现智能调节输出频率及输出功率，实现装置的加热效果最优化、节约化和智能化控制。

电源侧2包括依次连接的三相不控整流电路、直流滤波电路、斩波调功电路、调频逆变电路；其中，三相不控整流电路的输入端与三相交流电源连接；调频逆变电路的输出端与感应加热线圈4连接；斩波调功电路和调频逆变电路均与PLC控制器5连接，PLC控制器5通过功率调节电路与斩波调功电路的连接； PLC控制器5通过PWM驱动电路与调频逆变电路连接；电源侧2还包括电能参数采集装置，电能参数采集装置的输入端与三相不控整流电路的输入端连接，电能参数采集装置的输出端与PLC控制器5连接，将电源能耗数据反馈给PLC控制器5。

电源侧2还设置有触摸屏12，触摸屏12与PLC控制器5连接，对温度变送器9和压力变送器10所采集的信息进行显示，使得整个控制过程可视化，操作更加直观简单，降低对操作者的要求，实现良好的人机界面；电源侧2还设置有声光报警装置13，声光报警装置13与PLC控制器5连接，使得操作人员可脱机操作，解放人力，当出现问题时，操作人员可根据警报及时有效的对问题进行处理。

PLC控制器5设置有以太网通讯接口，便于实现装置远程监控。

电源侧2控制系统采用PLC控制器5作为主控制器，利用RS485与高频电源进行通信，实现对高频电源的频率、输出功率调节。本装置控制系统根据管道侧1进出口温度、进口压力、电源能耗等数据变化情况进行智能分析，对模型进行优化，系统实现自整定参数，拟合最优控制曲线，实现智能调节输出频率及输出功率，以达到加热效果最优化、节约化和智能化控制的目的；装置体积小，结构简单，安装方便，在原油管道相应位置安装法兰及留出相应位置即可实现安装，避免了繁琐的缠绕线路，易于维护，耐腐蚀性增强，安全性提高，适用于原油运输管道的加热，整体加热均匀，加热时间短、耗能低，采用智能化设计，提高装置的加热效率，降低装置能耗。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，其特征在于，包括管道侧（1）和电源侧（2）；

其中，所述管道侧（1）包括管道（3）和缠绕于所述管道（3）外围的感应加热线圈（4），所述感应加热线圈（4）与所述电源侧（2）连接；

所述电源侧（2）与所述管道侧（1）连接，并设置有PLC控制器(5)；

所述电源侧（2）在所述PLC控制器(5)的控制下向所述管道侧（1）提供电能，通过所述感应加热线圈（4）将电能转换为内能对流经所述管道（3）内的原油进行加热。

2.根据权利要求1所述的应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，其特征在于，所述管道侧（1）还包括法兰（6）、保温层（7）和外壳（8）；

所述法兰（6）设置于所述管道（3）两端；所述保温层（7）和外壳（8）由内至外依次设置于经所述感应加热线圈（4）包裹的管道（3）外围。

3.根据权利要求1所述的应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，其特征在于，所述管道侧（1）还包括与所述PLC控制器(5)连接的温度变送器（9）和压力变送器（10）；

所述温度变送器（9）对所述管道（3）的进出口温度进行采集并传送至所述PLC控制器(5)；所述压力变送器（10）对所述管道（3）的进口压力进行采集并传送给所述PLC控制器(5)。

4.根据权利要求2所述的应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，其特征在于，所述外壳（8）设置有防水防爆电缆接头接口（11）。

5.根据权利要求1~4任一项所述的应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，其特征在于，所述电源侧（2）包括依次连接的三相不控整流电路、直流滤波电路、斩波调功电路、调频逆变电路；

所述三相不控整流电路的输入端与三相交流电源连接；

所述调频逆变电路的输出端与所述感应加热线圈（4）连接；

所述斩波调功电路和调频逆变电路均与所述PLC控制器(5)连接。

6.根据权利要求5所述的应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，其特征在于，所述电源侧（2）还包括电能参数采集装置，所述电能参数采集装置的输入端与所述三相不控电路的输入端连接，所述电能参数采集装置的输出端与PLC控制器(5)连接。

7.根据权利要求5所述的应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，其特征在于，所述PLC控制器(5)通过功率调节电路与所述斩波调功电路连接；所述PLC控制器(5) 通过PWM驱动电路与所述调频逆变电路连接。

8.根据权利要求3所述的应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，其特征在于，所述电源侧（2）还设置有触摸屏（12），所述触摸屏（12）与所述PLC控制器(5)连接，对所述温度变送器（9）和压力变送器（10）所采集的信息进行显示。

9.根据权利要求3所述的应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，其特征在于，所述电源侧（2）还设置有声光报警装置（13）；所述声光报警装置（13）与所述PLC控制器(5)连接。

10.根据权利要求1所述的应用于原油加热中的智能化高频感应电加热装置，其特征在于，所述PLC控制器(5)设置有以太网通讯接口。