电磁感应加热装置的制作方法

该发明属于石油介质管道加热技术领域，尤其涉及一种电磁感应加热装置。

背景技术：

为提高石油管道的介质输送速度，同时防止结蜡凝结沉淀的发生，技术人员通常会对石油管道进行加热保温。然而发明人在研究过程中发现，由于不同工段的石油管道具有长、中、短不同距离、多尺寸的特性，而现有的石油管道加热系统结构往往较为复杂，因此造成使用过程的不便；此外，现有的石油管道加热系统还存在着热转换效率低下、热量输出耗损严重等缺陷，十分不利于油田企业的降排减耗。

技术实现要素：

本发明提供了一种电磁感应加热装置，该电磁感应加热装置节能环保、热转换效率高，并且还具有管理简便、可靠性能高等特点。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

电磁感应加热装置，包括有：

第一桥式整流电路、igbt全桥逆变电路、交流激励感应线圈、集肤管以及pwm控制单元；

其中，第一桥式整流电路的输入端与220v/380v交流市电相连接；

igbt全桥逆变电路的输入端与第一桥式整流电路的输出端相连接，igbt全桥逆变电路的输出端与交流激励感应线圈相连接；

交流激励感应线圈由相互串联设置的谐振电容与谐振电感构成；

集肤管与交流激励感应线圈串联设置且缠绕在油井单井管线的外围；

所述pwm控制单元选用型号为sg3525的芯片，通过pwm控制单元的a管e引脚、b管e引脚输出用以控制igbt全桥逆变电路的激励脉冲信号。

较为优选的，igbt全桥逆变电路的第一单边以及第二单边位置处还分别并联设置有一个滤波电路；所述滤波电路由相互串联设置的滤波电阻与滤波电容构成。

优选的，油井单井管线集肤加热系统中还包括有逆变电流采样电路；所述逆变电流采样电路由高频电流互感器、第二桥式整流电路、二级分压电路以及第一晶体二极管构成；其中，高频电流互感器并联设置在igbt全桥逆变电路的输出端与交流激励感应线圈之间位置处，高频电流互感器的输出端与第二桥式整流电路的输入端相连接；

二级分压电路由相互串联设置的两个电阻构成，二级分压电路的输入端与第二桥式整流电路的输出端相连接；二级分压电路中两个电阻之间的第一分压输出端与第一晶体二极管正极端相连接，第一晶体二极管的负极端与pwm控制单元的闭锁控制引脚相连接；二级分压电路中的第二分压输出端与pwm控制单元的反相信号输入引脚相连接。

优选的，油井单井管线集肤加热系统中还包括有继电器；所述继电器的一端与pwm控制单元的基准电压引脚相连接；所述继电器的另一端与pwm控制单元的反相信号输入引脚相连接。

可选择的，油井单井管线集肤加热系统中还包括有直流电流采样电路；

直流电流采样电路由顺次接连的直流电流传感单元、直流电流采样单元以及电流调节器构成；其中，直流电流传感单元设置在第一桥式整流电路的输出端与igbt全桥逆变电路的输入端之间位置处；

电流调节器用于对直流电流采样单元生成的直流电流采样信号进行比较以及负反馈调节，生成调节控制信号并输出至pwm控制单元。

进一步可选择的，集肤管与介质管之间夹设有灭弧介质层；集肤管以及介质管的外围设置有保温层以及保护外壳。

本发明提供了一种电磁感应加热装置，该电磁感应加热装置包括有第一桥式整流电路、igbt全桥逆变电路、交流激励感应线圈、集肤管、pwm控制单元，以及优选设置的逆变电流采样电路、继电器、直流电流采样电路等结构单元。具有上述结构特征的电磁感应加热装置，其启动预热时间短、热转换效果高，并且在工作过程中具有软启动、软关断，无启动冲击电流等特点，因此具有使用更加安全可靠，维护管理也更为简便的特点。

附图说明

图1为本发明提供的一种电磁感应加热装置的电路示意图；

图2为本发明中逆变电流采样电路、pwm控制单元、继电器的电路示意图；

图3为本发明中直流电流采样电路的电路示意图；

附图标记：1、第一桥式整流电路；2、igbt全桥逆变电路；3、交流激励感应线圈；41、高频电流互感器；42、第二桥式整流电路；43、二级分压电路；44、第一晶体二极管；5、pwm控制单元；6、滤波电路；71、直流电流传感单元；72、直流电流采样单元；73、电流调节器；8、继电器；9、第二晶体二极管。

具体实施方式

本发明提供了一种电磁感应加热装置，该电磁感应加热装置节能环保、热转换效率高，并且还具有管理简便、可靠性能高等特点。

如图1所示，本发明提供了一种电磁感应加热装置，该电磁感应加热装置包括有：第一桥式整流电路、igbt全桥逆变电路、交流激励感应线圈、集肤管以及pwm控制单元。其中，第一桥式整流电路的输入端与220v/380v交流市电相连接，用于将交流市电转换为直流电。而后，igbt全桥逆变电路的输入端与第一桥式整流电路的输出端相连接，igbt全桥逆变电路的输出端与交流激励感应线圈相连接。通过开关谐振控制igbt全桥逆变电路，可将直流电进一步转换为高频交流电（例如：200-500khz）。而后，交流激励感应线圈（由相互串联设置的谐振电容c与谐振电感l构成）接收高频交流电振荡发热，并将热量传导至与交流激励感应线圈相连的集肤管中。

值得注意的是，控制igbt全桥逆变电路工作模式的激励脉冲信号由pwm控制单元驱动产生。具体的，pwm控制单元选用型号为sg3525的芯片，其a管e引脚（outputa）、b管e引脚（outputb）用以输出激励脉冲信号。

而进一步优选的，如图2所示，电磁感应加热装置中还包括有逆变电流采样电路。该逆变电流采样电路由高频电流互感器、第二桥式整流电路、二级分压电路以及第一晶体二极管构成；其中，高频电流互感器并联设置在igbt全桥逆变电路的输出端与交流激励感应线圈之间位置处，其具体通过互感方式采样igbt全桥逆变电路变换产生的逆变电流；而后，高频电流互感器将采样所得逆变电流送入至第二桥式整流电路进行整流；而后，第二桥式整流电路的输出端则进一步与二级分压电路的输入端相连接。值得注意的是，该二级分压电路由相互串联设置的两个电阻构成；两个电阻之间位置处的输出端为第一分压输出端，而另一输出端则为第二分压输出端。其中，第一分压输出端分压过第一晶体二极管后，加至pwm控制单元的闭锁控制引脚（shutdown）处；第二分压输出端分压后加至pwm控制单元的反相信号输入引脚（invinput），从而实现对pwm控制单元电位器的调节控制（pwm控制单元电位器进一步用于控制改变激励脉冲信号参数，起到调节输出功率和控制加热速度的作用）。

进一步如图2所示，电磁感应加热装置中还包括有继电器，该继电器的状态优选设置为常闭触点闭合。其中，继电器的一端与pwm控制单元的基准电压（vsef）引脚相连接；继电器的另一端与pwm控制单元的反相信号输入引脚（invinput）相连接。值得注意的是，当交流激励感应线圈发生空载加热时，pwm控制单元的基准电压（vsef）经继电器加至pwm控制单元的反相信号输入引脚；此时，基准电压（vsef）与第一分压输出端分压的采样所得逆变电流共同加至反相信号输入引脚位置，从而关断pwm控制单元的锁存器，起到软开关关断加热系统的目的。而交流激励感应线圈正常工作时，继电器常闭触点打开，基准电压（vsef）无法经继电器加至pwm控制单元的反相信号输入引脚，此时pwm控制单元正常工作。

如图3所示，作为本发明一种较为优选的实施方式，电磁感应加热装置中还包括有直流电流采样电路。该直流电流采样电路用于对第一桥式整流电路转换所得直流电进行采样（该采样直流电流也可用作控制pwm控制单元的参数之一）。具体的，直流电流采样电路由顺次接连的直流电流传感单元、直流电流采样单元以及电流调节器构成；其中，直流电流传感单元设置在第一桥式整流电路的输出端与igbt全桥逆变电路的输入端之间位置处；而后，直流电流传感单元与直流电流采样单元相连接，从而完成对第一桥式整流电路转换所得直流电进行采样；而后，直流电流采样单元与电流调节器相连接，该电流调节器用于对直流电流采样单元生成的直流电流采样信号进行比较以及负反馈调节，生成调节控制信号并输出至pwm控制单元。

需要补充的是，集肤管与介质管之间夹设有灭弧介质层；集肤管以及介质管的外围设置有保温层以及保护外壳。

本发明提供了一种电磁感应加热装置，该电磁感应加热装置包括有第一桥式整流电路、igbt全桥逆变电路、交流激励感应线圈、集肤管、pwm控制单元，以及优选设置的逆变电流采样电路、继电器、直流电流采样电路等结构单元。具有上述结构特征的电磁感应加热装置，其启动预热时间短、热转换效果高，并且在工作过程中具有软启动、软关断，无启动冲击电流等特点，因此具有使用更加安全可靠，维护管理也更为简便的特点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。