电磁加热在塑料制品及原油储运系统方面的应用

电磁加热在塑料制品及原油储运系统方面的应用

徐爱军

胜利油田孚瑞特石油装备有限责任公司徐爱军

一、电磁加热原理

电磁加热器是一种利用电磁感应将电能转换为热能的装置。由电路将50/60Hz的交流电转换成频率为18/40KHz的高频电流，高速变化的电流流过线圈会产生高速变化的磁场，当磁场内的内磁力线通过导磁金属体便会产生无数的小涡流使金属体内的原子无序强烈碰撞，自行高速发热。使金属料筒本身自行高速发热，因为是金属材料自身发热，所以热转化率特别高，最高可达到95%。目前的电磁炉，电磁灶都是采用的电磁加热技术。

二、电磁加热技术可使用场合

工业电磁节能改造广泛应用于塑料注射机，挤出机，造粒机、吹膜机，拉丝机，塑料薄膜，管材，线材等机器、食品加工、纺织、印染、冶金、轻工、机械、表面热处理及焊接，锅炉，开水炉等行业，可以替代传统能源。纺织印染：原料采用电磁加热可以提高能源利用效率，提高加热速度，提高温度控制精度；轻工行业：罐头以及其它塑料包装的封口等等；锅炉行业电磁锅炉利用其加热速度快的特点，可抛弃传统锅炉整体加热的方式，只在锅炉的出水端进行加热，使水流在流动中完成加热，加热速度快，节省空间；机械行业：高频电磁加热可以应用于与金属表明热处理，其效果比传统处理方式有显著提高，其他如各种机械零件的淬火，以及淬火后的回火、退火和正火等热处理的加热，压力加工前的透热。

三、塑料制品电磁加热应用

现阶段市场上的塑胶机械所用的加热方式普遍为电热圈加热，通过接触传导方式把热量传到料筒上，只有紧靠在料筒表面内侧的热量才能传到料筒上，这样外侧的热量大部分散失到空气中，存在着热传导损失，并导致环境温度上升。

电阻丝加热还有一个缺点就是功率密度低，在一些需要温度较高的加热场合就无法适应了。电阻丝有一种抗感（阻抗）属性，阻抗值约为15%，也就是说：在电能转换成热能时，其发热效果只有85%左右，使电能无功消耗15%。而电磁加热是时金属料筒产生涡流自身发热，能量转换效率可达95%以上。同时因加热圈热传导方式外侧耗散在空气中约50%能量。电磁加热技术是通过电磁感应原理使金属料筒自身发热，并且可以根据具体情况在料筒外部包裹一定厚度的隔热保温材料，这样就大大减少了热量的散失，提高了热效率，因此节电效果十分显著，综合节电率原则上可达到60%以上。节能，在塑料行业我们节约的潜能就是耗散在空气中的那部分热能，理论上讲传统的加热圈里外各传递一半的热量，那么我们说耗散在空气中的也就是50%，所以说理想状态下的最高节电率也就是50%，但是我们都知道，任何事情都不可能是一个完美的状态，所以也就是不可能有50%，所以我们说正常情况下的节电率应该是40%左右。

四、储油罐电磁加热

高频加热部分分为控制器、导磁线圈两个部分，经高频控制器将工频交流电转换成18/40KHz的高频交流电，然后连接到电磁线圈，经储存罐自身发热传递给介质。实践证明这种工作方式更加经济可靠。如图所示：

不改变原有结构，只需要在底部加热即可。（1）方案简介。按贵公司提供的技术参数，根据电磁加热的原理以及金属的物理特性，三天的储油量为15立方，保持在60摄氏度，为防止外部环境恶劣以及从长期使用的方面考虑，我们建议使用20KW（现场环境温度及保温措施都会影响功率），两台并联使用，以减少工作时间，充裕的休息时间，延长设备使用寿命。自动控制方式：电气控制系统：电磁加热控制器输出控制端口，主板本身输出5V的回路（可根据需要设计无源接口）；所有信号有主控制室集中控制。（2）电磁加热部分。便于设备调试，以及后期的维护修理，建议在每一加热路安装断路保护器。温度信号采集：（1）管壁采集是检测油温度高于设定度时、给电磁加热器送停机信号、温度低于设定温度-5℃时送启动加热信号。（2）当油温系统和电磁加热系统相互逻辑联机时、可实现整个电磁加热系统无人值守型智能自动化。

3、温度控制系统：刚上电时，电磁加热控制器温控系统检测到壁温较低时，电磁加热器自动启动加热、使得管道径钢板上产生涡流至发热，钢板对原油加温，当管壁温度达到设定值时，电磁加热控制器自动停止加热，直到等于或高于设定温度则停止输出。随着原料的不断加入，以及自然散热油温必然下降，当管壁温度低于设定温度时，电磁加热器又重复供电加热，以保证生产顺利进行。

五、输油管道电磁加热

目前，电磁加热技术上已大量应用于炼钢、金属热处理等行业，由于其能量集中且无外向热损失，所以一直被公认为是对圆形管道加热效率最高的一种方式。将50HZ的工频电源逆变成20000HZ以上的高频电源作用于金属管道上产生涡流而使管道自身发热，其热效率高达95%以上。电阻丝加热原理为电阻发热烘烤管壁，利用热专递的方式将热量传递给管道，其热能利用率在75%左右，电阻丝本身也存在着损耗。

1、输油管道电磁加热工艺：

根据客户提供每天储油罐的储液量或每天管输流量，需要保持的工作温度，确定电磁加热器的使用功率。刚上电时，电磁加热控制器温控系统检测到壁温较低时，电磁加热器自动启动加热、使得管壁上产生涡流至发热，钢板、管壁对原油加温，当管壁温度达到设定值时，电磁加热控制器自动停止加热，直到等于或高于设定温度则停止输出。当管壁温度低于设定温度时，电磁加热器重复供电加热，保证生产顺利进行。

六、原油输油系统电磁加热特点

（1）节能高效：不同于电阻丝加热，电能直接在油管内转变成热能，被管道内的被加热体吸收。散失到管道外面的热量极少。（2）加热快速：高频磁场使被加热物体内部产生热量，而不是外部传导的热量，因而加热速度快。（3）磁化效应：由于加热器范围内的原油处于磁场中，磁化作用可以改变被加热体介质的剪切力，促使黏度及表面张力下降，很好地提高流动性。（4）超变频电源提供电能。利用成熟的超变频技术，可使电源输出频率、功率、工作时间、工作温度随意调整，具有软启软停功能，抗干扰，功率因数高。（5）质量可靠。由于选用了进口的关键材料及元件，加之先进的制造工艺，严格的检测手段，保证了设备的内在质量。加之独特的结构，又在静态下工作，故障率几乎为零。

七、注意事项

因为电磁加热器属于电子产品，需要日常维护，注意保持通风系统的良好。油的物理性质及化学性质以及注意事项在这里就不做说明。做好防火等安全措施。