管道式电磁加热器的功率选择及原理

李磊陈玉玲

1. 沈阳工业大学通益科技有限公司 2. 沈阳工学院

管道式电磁加热器的功率选择及原理

李磊1陈玉玲2

1. 沈阳工业大学通益科技有限公司 2. 沈阳工学院

管道式电磁加热器基于电磁感应技术和变频技术，利用涡流效应，在换热器的金属管道上产生涡流，把电能转化为热能。流经换热器内的液体带走热能，实现液体快速及均匀升温。实物根据不同场合、不同环境下流量与液体温升要求，选择不同功率的电磁加热器在实际生产中非常重要。

管道式 电磁感应 换热器 逆变

1 引言

管道式电磁加热器属于无热源、无明火加热技术，适合于高危防爆场所的设备加热；电磁加热本身并不发热，不存在高温状态下易氧化等问题，具有使用寿命长、升温速率快、维修简单的优点；由于交变电磁场的作用，极大的消弱了液体中金属离子的结合力，不会形成水垢。本加热器不属于压力容器范畴，免除传统加热炉的缺点，安全可靠。

2 管道式电磁加热器结构与原理

2.1 结构

管道式电磁加热器由中频感应电源、换热器和操作监控保护三大部分组成。中频加热电源是把50Hz的工频电转化为0～20000Hz之间可调的中频电源；换热器由DN65钢管外敷感应线圈和保温层、内置挡流板组成，用来热能交换；操作监控保护由电流互感器、温控仪表、显示仪表、中频控制器等组成。其结构框图如图1所示。

图1 电磁加热器结构图

2.2 原理

管道式电磁加热器电源主电路为AC-DC-AC变频结构，由整流电路、滤波、逆变电路和保护电路组成。其工作原理是将三相50Hz工频交流电经过三相全控整流桥整流成电压可调的脉动直流，再通过电容将脉动的直流电滤波变成光滑平稳的直流电送到单相逆变桥，最后通过逆变桥将直流电变成单相频率可调的中频交流电（0.5K～2KHz）供给感应线圈。高速变化的电流流过线圈会产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过导磁的管道式金属换热器时，会在管道式金属换热器内产生无数的小涡流，使金属管道本身自行高速发热。当液体在换热器管道内流动时，带走金属管道发出的热量。

换热器由DN65厚壁钢管外敷感应线圈和保温层、内置挡流板组成，整体成螺旋上升结构，用来热能交换。经过设计，使进入换热器的层流变成紊流，让热交换更为充分。当换热器的出液口温度达到期望值时，加热电流慢慢变小。如果热量不能迅速交换给流过的液体而导致换热器管壁温度超过设定温度（例如110℃）时，会自动停止加热，并发出报警信号。直到管壁温度降到安全值时，再次加热。

3 管道式电磁加热器功率选型

管道式电磁加热器具有自动跟踪和调整功能，保持最高的功率因数，保证负载节能高效运行；具有智能式温度闭环控制，设有过流、过热、短路、断路等自动识别保护功能；具有恒电流和恒温运行功能，电流和温度可根据现场需要自行设定。因此对于加热升温及功率要求，通常根据图2选择功率与调节流量。

图2 温度流量图

如图2所示，纵坐标的温度是绝对温升，横坐标是液体流量。当液体流经电磁加热器所需温升为恒定时，可根据液体的流量在图2中选择合适的电磁加热器。因此根据实际流量及绝对温升，选择合适的功率对于电磁加热器非常重要。

4 管道式电磁加热器的应用及注意事项

管道式电磁加热器可应用于油田井口加热、供暖等循环水加热。安装时应垂直安装在无剧烈振动与冲击的场所，其倾斜度不超过5°。使用时环境的温度在-40℃～55℃范围之内。管道式电磁加热器具有体积小、安装方便、温度提升均匀等优点，可广泛应用于实际生产生活中。

[1]闫传新,改善单井井口加热炉加热效率状况[J].中国科技博览,2010（11）:11

[2]潘天明,现代感应加热装置[M].北京:冶金工业出版社,1996:94-104

李磊，1980年生，男，汉族，辽宁省铁岭市，沈阳工业大学通益科技有限公司，学士学位，研究方向：电气控制。

陈玉玲(通讯作者)，1981年生，女，汉族，辽宁省凌源市，教师，讲师，硕士学位，研究方向：单片机技术。