管道式電磁加熱器的功率選擇及原理

李磊陳玉玲

1. 沈陽工業大學通益科技有限公司 2. 沈陽工學院

管道式電磁加熱器的功率選擇及原理

李磊1陳玉玲2

1. 沈陽工業大學通益科技有限公司 2. 沈陽工學院

管道式電磁加熱器基于電磁感應技術和變頻技術，利用渦流效應，在換熱器的金屬管道上產生渦流，把電能轉化為熱能。流經換熱器內的液體帶走熱能，實現液體快速及均勻升溫。實物根據不同場合、不同環境下流量與液體溫升要求，選擇不同功率的電磁加熱器在實際生產中非常重要。

管道式 電磁感應 換熱器 逆變

1 引言

管道式電磁加熱器屬于無熱源、無明火加熱技術，適合于高危防爆場所的設備加熱；電磁加熱本身并不發熱，不存在高溫狀態下易氧化等問題，具有使用壽命長、升溫速率快、維修簡單的優點；由于交變電磁場的作用，極大的消弱了液體中金屬離子的結合力，不會形成水垢。本加熱器不屬于壓力容器范疇，免除傳統加熱爐的缺點，安全可靠。

2 管道式電磁加熱器結構與原理

2.1 結構

管道式電磁加熱器由中頻感應電源、換熱器和操作監控保護三大部分組成。中頻加熱電源是把50Hz的工頻電轉化為0～20000Hz之間可調的中頻電源；換熱器由DN65鋼管外敷感應線圈和保溫層、內置擋流板組成，用來熱能交換；操作監控保護由電流互感器、溫控儀表、顯示儀表、中頻控制器等組成。其結構框圖如圖1所示。

圖1 電磁加熱器結構圖

2.2 原理

管道式電磁加熱器電源主電路為AC-DC-AC變頻結構，由整流電路、濾波、逆變電路和保護電路組成。其工作原理是將三相50Hz工頻交流電經過三相全控整流橋整流成電壓可調的脈動直流，再通過電容將脈動的直流電濾波變成光滑平穩的直流電送到單相逆變橋，最后通過逆變橋將直流電變成單相頻率可調的中頻交流電（0.5K～2KHz）供給感應線圈。高速變化的電流流過線圈會產生高速變化的磁場，當磁場內的磁力線通過導磁的管道式金屬換熱器時，會在管道式金屬換熱器內產生無數的小渦流，使金屬管道本身自行高速發熱。當液體在換熱器管道內流動時，帶走金屬管道發出的熱量。

換熱器由DN65厚壁鋼管外敷感應線圈和保溫層、內置擋流板組成，整體成螺旋上升結構，用來熱能交換。經過設計，使進入換熱器的層流變成紊流，讓熱交換更為充分。當換熱器的出液口溫度達到期望值時，加熱電流慢慢變小。如果熱量不能迅速交換給流過的液體而導致換熱器管壁溫度超過設定溫度（例如110℃）時，會自動停止加熱，并發出報警信號。直到管壁溫度降到安全值時，再次加熱。

3 管道式電磁加熱器功率選型

管道式電磁加熱器具有自動跟蹤和調整功能，保持最高的功率因數，保證負載節能高效運行；具有智能式溫度閉環控制，設有過流、過熱、短路、斷路等自動識別保護功能；具有恒電流和恒溫運行功能，電流和溫度可根據現場需要自行設定。因此對于加熱升溫及功率要求，通常根據圖2選擇功率與調節流量。

圖2 溫度流量圖

如圖2所示，縱坐標的溫度是絕對溫升，橫坐標是液體流量。當液體流經電磁加熱器所需溫升為恒定時，可根據液體的流量在圖2中選擇合適的電磁加熱器。因此根據實際流量及絕對溫升，選擇合適的功率對于電磁加熱器非常重要。

4 管道式電磁加熱器的應用及注意事項

管道式電磁加熱器可應用于油田井口加熱、供暖等循環水加熱。安裝時應垂直安裝在無劇烈振動與沖擊的場所，其傾斜度不超過5°。使用時環境的溫度在-40℃～55℃范圍之內。管道式電磁加熱器具有體積小、安裝方便、溫度提升均勻等優點，可廣泛應用于實際生產生活中。

[1]閆傳新,改善單井井口加熱爐加熱效率狀況[J].中國科技博覽,2010（11）:11

[2]潘天明,現代感應加熱裝置[M].北京:冶金工業出版社,1996:94-104

李磊，1980年生，男，漢族，遼寧省鐵嶺市，沈陽工業大學通益科技有限公司，學士學位，研究方向：電氣控制。

陳玉玲(通訊作者)，1981年生，女，漢族，遼寧省凌源市，教師，講師，碩士學位，研究方向：單片機技術。