[实用新型]直接式高频直流振荡含铁管道加热装置

说明书

(一)技术领域：本实用新型涉及管道加热装置。主要用于油田井口管道的解冻、保温和其他非易燃易爆液体输送管道的解冻、保温等处，属有热源的流体加热类(F24H)。

(二)背景技术：

目前，油田井口输油的输油管采用铁管和钢制塑料管，铁管每根5-6米长，管间用法兰联接或焊接。为提高强度的钢制塑料管径向分三层：最内是聚乙烯层PE，中间为钢网层，最外为塑料包皮(见图4)，一般每根作成几百米长，两根之间用专用卡扣轧紧，也可用其他连接方式。采用钢制塑料管的优点：①管间连接方便。②管内壁无腐蚀。③管内壁光滑，油传输阻力小。

油田井口采油传输中，低温时原油会凝结，当降到零下时产生冰冻，导致输油停止。管道中是刚采集的原油，其物理参数密度、粘度、凝固点、含蜡量均与温度有关，在管道中保持一定温度，有利原油采集。因此，冰冻时需迅速解堵，而正常输油中应随时监测管温，进行加热或保温。常用的加热方式：A.湿法加热：通过热水加热，水蒸汽加热。B.干式加热：燃烧加热，电阻加热，电磁感应加热。采用湿法加热，在油田的采集过程中显然是不适用的。下面对现有的加热解冻方法具体说明如下：

1)管道用泼油燃烧加热：此方式只能针对铁管进行，这种加热施工麻烦，易发生火灾。2)电阻加热：将电阻丝缠绕在被加热管道外表面，并设绝缘保温层，电阻丝两端施加交流市电或直流的加热电源。利用电流通过电阻丝放出热量来加热管道；利用加热体的热传导，把热能传输到管道原油内。3)电磁加热：将感应线圈缠绕在油田管道外，并设绝缘保温层，在感应线圈两端加上工频交流市电。利用感应线圈电磁感应产生集肤效应、涡流、电阻热来加热管道并将热量传给管内原油。采用上述电阻加热或感应加热方式，均需要把电阻丝或者是感应线圈缠绕在管道外上，如果管道埋在地下，电阻线或感应线断了，整个加热停止，更换很麻烦。4)中国实用新型专利(ZL200929234694.X，)“新型管道式流体加热器”公开了一种在被加热管道外表面开槽绕设电加热元件，通入工频市电靠电阻发热加热，此方式的缺点除与上述《电阻加热》相同之外，还存在电加热元件设在管道最外层，热量向外散失大；且通入工频市电仅靠电阻发热，热效率低。5)中国实用新型专利ZL200620021609.8，“油田管道加热解堵机”公开了一种感应加热方式。设控制主机将引出电源导线两端穿过空心手柄、钢护罩与包在输油管外的感应圈两端接通，感应圈得电产生高频电磁，进行管道加热。这种方式的不足除与上述感应加热相同外，且只能对有限长度输油管解冻或加热。6)中国实用新型专利申请公开：《201010135366.1》“高频涡流管道供热装置”：虽然采用了高频电源，但仍用电阻丝在被加热管道外表面缠包，因此也存在上述电阻丝断开难找到、冰冻后难以挖开、热量向外散失大等问题。

(三)实用新型内容：

本实用新型提供的直接式高频直流振荡含铁管道加热装置，就是解决现有的上述油田输油管各种解冻和加热方式存在的不安全、传热效率低、管道外绕电阻丝发热体有断点难查找、安装检修麻烦等问题，难以满足管道高效解冻加热的需求。其技术方案如下：

1)设置如下的直流脉冲加热电源U₆：①主回路中将三相工频市电1顺次连接工频整流电路2、滤波电路3、高频逆变器4、高频变压器5和高频整流电路6。②控制回路中选如下A或B：A.包括在高频整流电路输出端连接的取样电路8、与取样电路输出端连接的显示器11、高频逆变器的检测保护单元9和PWM控制及驱动电路10。B.除设有取样电路、显示器、检测保护单元和PWM控制及驱动电路以外，还增设与取样电路输出端连接的单片机12、与单片机双向连接的给定操作电路13和计算机联网系统14；给定操作电路输出端接PWM控制及驱动电路10，显示器与单片机输出端连接。2)设置如下一个发热负载回路7：发热负载回路中接入被加热管道7w，被加热管道选择如下三种结构之一：①油田用聚乙烯钢网输油管：径向分三层，最内是聚乙烯层PE，中间为钢网层，最外为塑料包皮；②径向至少二层的钢质复合塑料管；③有外包保温层的铁管；加热电源U₆两端通过两导线直接与上述三种被加热管道7w的夹层金属管沿长度两端连接，以形成发热负载回路7；夹层金属管采用油田用聚乙烯钢网输油管的中间钢网层、或径向至少二层的钢质复合塑料管钢质层；或有外包保温层的铁管。