一種電磁管道加熱方法及加熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通用熱交換或傳熱設(shè)備的零部件領(lǐng)域，特別涉及一種電磁管道加熱方法及加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁感應(yīng)加熱是繼木材、液化氣、天然氣、柴油燃燒產(chǎn)生熱能加熱以及載流電阻熱效應(yīng)直接加熱方式的重大變革。近20年來(lái)，隨著電力半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展，感應(yīng)加熱發(fā)展十分迅速，工業(yè)電阻爐、火焰爐傳統(tǒng)加熱方式將逐步被具有節(jié)能、環(huán)保、安全并被譽(yù)為“綠色加熱”方式的感應(yīng)加熱所取代。
[0003]傳統(tǒng)的加熱方式有電阻爐和火焰爐等，他們是熱源和被加熱物體之間為直接接觸加熱方式。而感應(yīng)加熱是加熱源與被加熱物質(zhì)之間構(gòu)成一個(gè)電磁耦合系統(tǒng)，采用隔離非接觸加熱方式。傳統(tǒng)的對(duì)電磁感應(yīng)的控制方式僅僅通過(guò)主控電路產(chǎn)生固定脈寬的觸發(fā)脈沖到IGBT驅(qū)動(dòng)電路，從而到逆變電路中，并不能保證換能器處于諧振狀態(tài)，因此不會(huì)持續(xù)輸出最大功率，逆變器的開(kāi)關(guān)損耗大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種電磁管道加熱器，解決了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法保證使加熱器一直處于諧振狀態(tài)工作下，效率低、能耗損失大的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種電磁管道加熱器的加熱方法，其技術(shù)要點(diǎn)是:包括:
獲取管道加熱的時(shí)間、管道溫度閾值及管道實(shí)測(cè)溫度值；
在管道加熱的時(shí)間內(nèi)，利用所述管道實(shí)測(cè)溫度值與管道溫度閾值進(jìn)行比較，若管道實(shí)測(cè)溫度值高于管道溫度閾值，則停止對(duì)管道內(nèi)的流體進(jìn)行加熱，若實(shí)測(cè)溫度值低于管道溫度閾值，則對(duì)管道內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行加熱，具體為:
將來(lái)自電網(wǎng)中的三相交流電的噪聲及寬頻高次諧波濾除；
將所述濾波后的交流電整流成直流電，并對(duì)直流電作進(jìn)一步濾波，獲得平穩(wěn)的直流電壓；
將直流電壓逆變成高頻交流電壓；
調(diào)節(jié)高頻交流電壓使其處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，并對(duì)諧振頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤；
利用諧振產(chǎn)生的高頻脈沖磁場(chǎng)，在管壁形成渦流，使管壁升溫，加熱管道內(nèi)介質(zhì)。
[0006]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的管道的加熱時(shí)間是指夜間低谷電壓所在的時(shí)間段。
[0007]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述對(duì)諧振頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，包括:
獲取鎖定頻率；
若所述的鎖定頻率高于諧振頻率，則降低IGBT的開(kāi)通頻率；若所述的鎖定頻率低于諧振頻率，則升高IGBT的開(kāi)通頻率，反復(fù)執(zhí)行上述過(guò)程，直至鎖定頻率與諧振頻率相同時(shí)停止比較。
[0008]本發(fā)明提出一種電磁管道加熱器，其技術(shù)要點(diǎn)是:包括:
溫控器，用于采集管道內(nèi)介質(zhì)溫度，并與管道溫度閾值比較，若管道內(nèi)介質(zhì)溫度低于管道溫度閾值，則發(fā)送控制信號(hào)給感應(yīng)加熱電源使其開(kāi)始工作；若管道內(nèi)介質(zhì)溫度高于管道內(nèi)溫度，則發(fā)送控制信號(hào)給感應(yīng)加熱電源使其停止運(yùn)行；
換能器，用于對(duì)管道內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行加熱；
感應(yīng)加熱電源，用于在管道外壁產(chǎn)生高頻脈沖磁場(chǎng)，使管道形成渦流。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的感應(yīng)加熱電源包括:
EMI抗電磁干擾電路，用于濾除來(lái)自電網(wǎng)的三項(xiàng)交流電的噪聲及寬頻高次諧波；
整流橋電路，用于將三項(xiàng)交流電整流成直流電；
濾波電路，用于對(duì)直流電進(jìn)行濾波，使直流電更為平穩(wěn)；
逆變電路，用于將直流電逆變呈高頻的交流電；
串聯(lián)諧振電路，用于使高頻交流電工作在串聯(lián)諧振狀態(tài)；
PLL鎖相環(huán)電路，用于比較鎖相頻率與諧振頻率是否相同，若鎖相頻率高于諧振頻率，則降低IGBT的開(kāi)通頻率；若鎖相頻率低于諧振頻率，則升高IGBT的開(kāi)通頻率；
主控電路，用于接收來(lái)自溫控器的控制信號(hào)，若為開(kāi)啟信號(hào)，則使感應(yīng)加熱電源工作，若為關(guān)閉信號(hào)，則停止感應(yīng)加熱電源工作；
IGBT驅(qū)動(dòng)電路，用于利用PffM波調(diào)整逆變器的工作頻率。
[0010]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，多個(gè)感應(yīng)加熱電源并聯(lián)組成大功率感應(yīng)加熱電源。
[0011]作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選方案，當(dāng)鎖相頻率和諧振頻率相等時(shí)，感應(yīng)加熱電源為最大功率輸出。
[0012]作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選方案，所述的換能器結(jié)構(gòu)為:包括鋼管及設(shè)置在鋼管外壁的玻璃絲保溫棉，在玻璃絲保溫棉的外壁還設(shè)置有絕緣墊木條，在絕緣墊木條外側(cè)設(shè)置有銅排。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是:該電磁管道加熱方法，利用高頻電源發(fā)生器產(chǎn)生高頻脈沖磁場(chǎng)，在金屬管壁形成強(qiáng)大的渦流，使管壁迅速升溫，加熱管道內(nèi)介質(zhì)。該方法可在1-2秒內(nèi)使管壁溫度達(dá)到100°C以上，配以高性能感溫元件和精確的控制系統(tǒng)，具有加熱迅速、反應(yīng)靈敏的特點(diǎn)。利用高頻交流電壓產(chǎn)生的高頻脈沖磁場(chǎng)，取代傳統(tǒng)方式中利用固定脈寬的觸發(fā)脈沖到IGBT驅(qū)動(dòng)電路，可以使輸出功率達(dá)到最大，提高了加熱效率，降低逆變器的開(kāi)關(guān)損耗。
【附圖說(shuō)明】
[0014]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0015]圖1為本發(fā)明電磁管道加熱方法總流程圖；
圖2為本發(fā)明感應(yīng)加熱電源方法流程圖；
圖3為本發(fā)明電磁管道加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明電磁管道加熱裝置電路控制原理圖；
圖5為本發(fā)明感應(yīng)加熱電源的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明換能器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖1?6對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例1:
本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種電磁管道加熱方法，如圖1和圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種電磁管道加熱器的加熱方法的流程，包括:
步驟101:獲取管道加熱的時(shí)間、管道溫度閾值及管道內(nèi)介質(zhì)的實(shí)測(cè)溫度值；
管道的加熱時(shí)間是指電磁管道裝置工作運(yùn)行時(shí)間段，即指夜間峰谷電壓所在的時(shí)間段。通過(guò)定時(shí)器可以設(shè)置電磁管道裝置的運(yùn)行的最佳時(shí)間段。利用好峰谷平電價(jià)，可以很好的節(jié)約用電成本，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)可以工作于夜間低電價(jià)時(shí)間段。當(dāng)用于企業(yè)采暖時(shí)，電磁管道裝置工作在這一時(shí)間內(nèi)，將水箱內(nèi)的水加熱到一定溫度。白天需要采暖時(shí)在用循環(huán)栗將水箱內(nèi)的熱水輸送到需要采暖的場(chǎng)所即可。
[0019]管道溫度閾值由用戶(hù)自行設(shè)定，本實(shí)施例中將溫度閾值設(shè)置在15?75°C，管道實(shí)測(cè)溫度由設(shè)置在管道內(nèi)部的溫度傳感器測(cè)量并傳輸?shù)綔乜仄髦小?br>[0020]步驟102:在管道加熱的時(shí)間內(nèi)，利用所述管道實(shí)測(cè)溫度值與管道溫度閾值進(jìn)行比較，若管道實(shí)測(cè)溫度值高于管道溫度閾值，則停止對(duì)管道內(nèi)的流體進(jìn)行加熱，若實(shí)測(cè)溫度值低于管道溫度閾值，則對(duì)管道內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行加熱。
[0021]本實(shí)施例是通過(guò)溫控器設(shè)定水箱加熱的目標(biāo)溫度，并且設(shè)定一個(gè)相應(yīng)的溫差范圍。當(dāng)水箱內(nèi)水溫低于設(shè)定值，且處于溫差范圍外時(shí)，在工作時(shí)間段內(nèi)，控制感應(yīng)加熱電源自動(dòng)運(yùn)行，直到水箱內(nèi)的水加熱到設(shè)定溫度，感應(yīng)加熱電源停止運(yùn)行。
[0022]步驟102中所述的對(duì)管道內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行加熱，包括:
步驟1021:將來(lái)自電網(wǎng)中的三相交流電的噪聲及寬頻高次諧波濾除。寬頻高次諧波主要是由逆變器功率器件開(kāi)關(guān)過(guò)程中所產(chǎn)生并串入電網(wǎng)中形成的。
[0023]步驟1022:將所述濾波后的交流電整流成直流電，并對(duì)直流電作進(jìn)一步濾波，獲得平穩(wěn)的直流電壓，這里的平穩(wěn)直流電壓，主要是指標(biāo)準(zhǔn)的正負(fù)直流電壓。
[0024]步驟1023:將直流電壓逆變成高頻交流電壓。
[0025]步驟1024:調(diào)節(jié)高頻交流電壓使其處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，并對(duì)諧振頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。步驟1024中所述的對(duì)諧振頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，具體包括:
步驟1024-1:獲取鎖定頻率；
步驟1024-2:若所述的鎖定頻率高于諧振頻率，則降低IGBT的開(kāi)通頻率；若所述的鎖定頻率低于諧振頻率，則升高IGBT的開(kāi)通頻率，反復(fù)執(zhí)行上述過(guò)程，直至鎖定頻率與諧振頻率相同時(shí)停止比較。由于感應(yīng)加熱電源工作過(guò)程中，電感元件的頻率在不斷的變化，因此需要隨時(shí)對(duì)電感元件的頻率進(jìn)行檢測(cè)，時(shí)刻保證它能夠工作在最大輸出功率環(huán)境下，使效率達(dá)到最高。
[0026]步驟1025:利用諧振產(chǎn)生的高頻脈沖磁場(chǎng)，在管壁形成渦流，使管壁升溫，加熱管道內(nèi)介質(zhì)。
[0027]實(shí)施例2:
本實(shí)施例米用的一種電磁管道加熱器，包括:
溫控器，用于采集管道內(nèi)介質(zhì)溫度，并與管道溫度閾值比較，若管道內(nèi)介質(zhì)溫度低于管道溫度閾值，則發(fā)送控制信號(hào)給感應(yīng)加熱電源使其開(kāi)始工