CN210860661U - 一种数字化井场原油的电磁加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于原油加热技术领域，具体涉及一种数字化井场原油的电磁加热装置。本实用新型通过用于将通过电磁加热本体的原油进行加热电磁加热本体、与电磁加热本体电线连接且用于改变输入的工频电源频率的变频控制柜和与变频控制柜电信号连接且用于接受和发送电信号，对变频控制柜的启动、停止进行控制的远程监控系统的有机设置，提供了一种能够进行无热源单向内加热，热效率高、安全、环保、节能的原油加热装置及加热方法；本实用新型具有电热热效率高、故障率低且维修简单、方便的特点。

Description

一种数字化井场原油的电磁加热装置

技术领域

本实用新型属于原油加热技术领域，具体涉及一种数字化井场原油的电磁加热装置。

背景技术

原油从地下抽出时，因受地层及空气温度的影响，其温度逐渐降低，尤其是冬天原油在管道内传输过程中，温度降低的速度更快，从而在井口外的输油管道内壁上，很容易出现结蜡现象，减小了管线的有效直径，增大了回压，降低了系统效率和泵效，使得油井产量下降，严重时会把管线堵死，造成经济损失，增加生产成本。目前，油田对井场原油加热的方式，常常是通过井场燃烧伴生气加热炉和燃煤加热炉给井场原油加热，加热到一定温度后才能输送。然而，现在大部分井场已经没有伴生气了，燃气加热炉已经停用；采用燃煤加热炉不仅污染环境，加热成本较高，而且加热效果差，又不能实现数字化远程监控。采用伴热带加热和各种电热管加热，伴热带热效率低、地下损坏后维修困难，经常需要动大量土方。

实用新型内容

本实用新型提供了一种数字化井场原油的电磁加热装置，目的之一在于提供一种能够进行无热源单向内加热，热效率高、安全、环保、节能的原油加热装置；目的之二在于提供一种电热热效率高、故障率低且维修简单、方便的原油加热装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种数字化井场原油的电磁加热装置，包括

电磁加热本体，用于将通过电磁加热本体的原油进行加热；

变频控制柜，变频控制柜与电磁加热本体电线连接，用于改变输入的工频电源频率；

远程监控系统，远程监控系统与变频控制柜电信号连接，用于接受和发送电信号，对变频控制柜的启动、停止进行控制。

所述的电磁加热本体包括进油管、防爆接线盒、加热外壳、加热单元和出油管；所述进油管与防爆接线盒的一端连接，防爆接线盒的另一端端面上连接有加热单元，加热单元的连接在加热外壳内，加热外壳上部连接有出油管，所述出油管与加热外壳的连接处设置有金属网罩，加热外壳通过连接法兰与防爆接线盒的另一端连接；所述加热外壳远离防爆接线盒端下表面开有排净口

所述的加热单元包括护线管、电磁线圈和加热管；所述电磁线圈外包覆有护线管，所述包覆护线管的电磁线圈套接在加热管外，电磁线圈连接在防爆接线盒的另一端端面上，所述加热管与进油管连通；电磁线圈通过防爆接线盒与变频控制柜电线连接。

所述的加热外壳下表面连接有鞍座，加热外壳上表面连接有吊环。

所述的金属网罩为钢网罩。

所述的远程监控系统包括控制终端、温度传感器和压力传感器；所述温度传感器和压力传感器与加热外壳连接，温度传感器和压力传感器与控制终端电信号连接，控制终端与变频控制柜电信号连接。

所述的电磁加热本体总长为5000mm，外径为400mm，承压能力为10MPa。

所述的变频控制柜包括控制柜壳体、整流电路、变频电路和控制开关组成；所述整流电路、变频电路和控制开关连接在壳体内；所述整流电路的输入端与外接电源连接，整流电路的输出端与变频电路的输入端连接，变频电路的输出端与电磁加热本体连接；所述的控制开关、变频电路与远程监控系统电信号连接；所述整流电路用于将交流电压转变成直流电压，所述变频电路用于将直流电压转换成频率为20-40KHz的高频电压。

有益效果：

(1)高效节能：

本实用新型开机二十秒能够使国标金属管道温度达到100℃以上。热效率高达98％以上，同等条件下，比电阻式加热方式节能30％－80％，预热时间缩短1/2－2/3。

(2)性能稳定：

本实用新型由于是电磁感应加热，磁力线能快速穿透保温材料，不破坏管道保温层。采用国家环保总局规定的安全节能电磁加热频率范围，所以对人体没有影响，另外，因为是非接触电磁加热，所以不存在漏电等安全隐患和温度过高的可能性。本实用新型无故障工作时间可达1.5万小时，比现有技术中的任何电加热产品连续满负工作的时间都长。

(3)降低费用：

本实用新型采用线圈加热，本身不会产生热量，使用寿命长，避免了电阻式加热需要经常维护和定期更换加热圈的问题，后期基本无维护费用。

(4)改善环境：

本实用新型具有内向加热的特点，因而外向热损小，从而显著降低工作环境温度，达到最佳的环保效果。

(5)操作方便：

本实用新型安装后接通电源即可加热，当温度升高到设计上限温度加热装置自动停机；当温度降低到设计下限温度加热装置自动开机；本实用新型为柔性设计,适合各种不同形状的金属管道加热。

(6)安全可靠：

本实用新型采用电磁感应制热，水电分离；本实用新型采用多个感应探头，当温度超过150℃，主机自动锁定停机。本实用新型软启动，软关断，无启动冲击电流，避免了因电压波动造成的损坏。本实用新型能够设置温度，自动控温。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型加热方法流程图。

图中：1-原油进口法兰；2-进油管；3-防爆接线盒；4-连接法兰；5-吊环；6-加热外壳；7-护线管；8-电磁线圈；9-加热管；10-原油出口法兰；11-出油管；12-温度传感器；13-压力传感器；14-排净口；15-鞍座；16-变频控制柜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

根据图1所示一种数字化井场原油的电磁加热装置，包括

电磁加热本体，用于将通过电磁加热本体的原油进行加热；

变频控制柜16，变频控制柜16与电磁加热本体电线连接，用于改变输入的工频电源频率；

远程监控系统，远程监控系统与变频控制柜电信号连接，用于接受和发送电信号，对变频控制柜16的启动、停止进行控制。

在实际使用时，关掉抽油机油井，停留10分钟后，将本实用新型通过原油进口法兰1和原油出口法兰10与原油输入管道和原油输出管道连接；随后，打开原油进口法兰1和原油出口法兰10，开启变频控制柜16，变频控制柜16将外接电源供给的50/60Hz的交流电压转变成直流电压，再将直流电压转换成频率为20-40KHz的高频电压后输出给电磁加热本体。高频电源通过电磁加热本体时，产生高频磁场，激活分子运动，达到快速加热的目的。

本实用新型采用的是无热源单向内加热，采用本实用新型的技术方案进行原油加热,加热体开机二十秒可使国标金属管道温度达到100℃以上。热效率高达98％以上，同等条件下，比电阻式加热方式节能30％－80％，预热时间缩短1/2－2/3。对人体没有影响，另外，因为是非接触电磁加热，所以不存在漏电等安全隐患和温度过高的可能性。

因此。本实用新型具有热效率高、安全、环保、节能；本实用新型的故障率低且维修简单、方便、环保。

实施例二：

根据图1所示的一种数字化井场原油的电磁加热装置，与实施例一不同之处在于：所述的电磁加热本体包括进油管2、防爆接线盒3、加热外壳6、加热单元和出油管11；所述进油管2与防爆接线盒3的一端连接，防爆接线盒3的另一端端面上连接有加热单元，加热单元的连接在加热外壳6内，加热外壳6上部连接有出油管11，所述出油管11与加热外壳6的连接处设置有金属网罩，加热外壳6通过连接法兰4与防爆接线盒3的另一端连接；所述加热外壳6远离防爆接线盒3端下表面开有排净口14

优选的是所述的金属网罩为钢网罩。

在实际使用时，低温原油在管道压力作用下，由进油管2流入，经加热单元首次加热后由尾端出油管11流出。出油管11与加热外壳6的连接处设置钢网罩，使高压钢球扫线时疏导钢球顺利通过加热器。采用本实用新型的技术方案，使得低温原油受热均匀、热量利用率高。

实施例三：

根据图1所示的一种数字化井场原油的电磁加热装置，与实施例二不同之处在于：所述的加热单元包括护线管7、电磁线圈8和加热管9；所述电磁线圈8外包覆有护线管7，所述包覆护线管7的电磁线圈8套接在加热管9外，电磁线圈8连接在防爆接线盒3的另一端端面上，所述加热管9与进油管2连通；电磁线圈8通过防爆接线盒3与变频控制柜16电线连接。

在实际使用时，低温原油由进油管2流入，经加热管9首次加热后由尾端流出，经护线管7再次加热后由出油管11流出，即可得到工艺要求的温度。

本实用新型的包覆护线管7的电磁线圈8套接在加热管9外，形成闭合磁场，通电后线圈电流使加热外壳6迅速产生强烈磁滞涡流及磁阻热效应热，此热量是加热器的主要热量；而线圈释放的杂散磁场经加热外壳6屏蔽吸收并产生圆环内集肤效应热，再次用来直接加热。电磁感应加热通过磁场能量直接使加热外壳6发热，没有热传递过程，双向发热，表面热负荷低、不易炭化结焦。因此电磁加热效率要比电加热管效率高且受热均匀、热量利用率高。

进入本实用新型的原油在高频电磁场的作用，极大的消弱了液体中金属离子的结合力，可使液体中钙、钠、镁等金属离子有序排列不宜结合，减弱水垢的形成，因此不会影响热交换，长期使用无故障，延长了本实用新型的使用寿命。

实施例四：

根据图1所示的一种数字化井场原油的电磁加热装置，与实施例二不同之处在于：所述的加热外壳6下表面连接有鞍座15，加热外壳6上表面连接有吊环5。

在实际使用时，加热外壳6下表面连接有鞍座15，使得本实用新型的稳定性较好，保证数字化井场原油的电磁加热装置能够持续、稳定的工作，有效的降低了故障的发生。在安装和移动电磁加热装置时，通过加热外壳6上表面连接的吊环5进行吊装，使得本实用新型的安装和移动比较方便。

实施例五：

根据图1所示的一种数字化井场原油的电磁加热装置，与实施例一不同之处在于：所述的远程监控系统包括控制终端、温度传感器12和压力传感器13；所述温度传感器12和压力传感器13与加热外壳6连接，温度传感器12和压力传感器13与控制终端电信号连接，控制终端与变频控制柜16电信号连接。

在实际使用时，远程监控系统的设置，使本实用新型实现了自动化的远程，节省了人力。本实施例的控制终端采用的是现有技术的计算机，方便的实现其功能。

实施例六：

根据图1所示的一种数字化井场原油的电磁加热装置，与实施例一不同之处在于：所述的电磁加热本体总长为5000mm，外径为400mm，承压能力为10MPa。

在实际使用时，采用电磁加热本体总长为5000mm，外径为400mm，不会影响各种扫线的作业；承压能力为10MPa的技术方案，使得蒸汽高压扫线时不受影响，出油管11与加热外壳6的连接处设置的钢网罩，使高压钢球扫线时疏导钢球顺利通过加热器，并从出油管线11出去。

实施例七：

根据图1所示的一种数字化井场原油的电磁加热装置，与实施例一不同之处在于：所述的变频控制柜16包括控制柜壳体、整流电路、变频电路和控制开关组成；所述整流电路、变频电路和控制开关连接在壳体内；所述整流电路的输入端与外接电源连接，整流电路的输出端与变频电路的输入端连接，变频电路的输出端与电磁加热本体连接；所述的控制开关、变频电路与远程监控系统电信号连接；所述整流电路用于将交流电压转变成直流电压，所述变频电路用于将直流电压转换成频率为20-40KHz的高频电压。

在实际使用时，控制开关开启，电流进入整流电路，整流电路将50/60Hz的交流电压转变成直流电压，再经过变频电路将直流电压转换成频率为20-40KHz的高频电压，当高速变化的交流电流通过电磁线圈8时，电磁线圈8会产生高速变化的磁场，磁场内的交变磁力线通过加热外壳6(导磁又导电材料)时，金属体内产生无数的小涡流，使加热外壳6本身自行发热，然后通过加热外壳6散发热量来完成给低温油的加热。变频电路用变频器进行控制，弱电控制强电，软启动，软关断，运行平稳；变频电路的功率可变，根据季节不同采用档位控制，当夏天加热时可将变频控制柜16内的空气开关断开，以减少加热功率，本产品采用先进的加热技术和分档位节能控制的方法，与传统电阻式加热器相比可节能20％左右。远程控制终端根据管道压力、季节不同、远程智能增加或减少加热功率，可达到节能30％以上的效果。

变频控制柜16其无故障工作时间可达1.5万小时，比任何电加热产品连续满负工作的时间都长。对人体和环境没有任何影响，属于安全、环保、节能型产品，符合安全环保要求。

实施例八：

根据图2所示的一种数字化井场原油的电磁加热装置的加热方法，包括如下步骤

步骤一：安装数字化井场原油电磁加热装置

将数字化井场原油电磁加热装置放在自定位置后，关掉抽油机油井，停留8-12分钟，通过原油进口法兰1将原油输入管道与进油管2连接，通过原油出口法兰10将出油管11与原油输出管道连接；随后，打开原油进口法兰1和原油出口法兰10后，将电源、负载以及控制、信号线联接，接线完成，检查并确认接线的正确性后，启动抽油机油井，油井原油从进口法兰1流入，从原油出口法兰10流出；

步骤二：数字化井场原油电磁加热装置开始工作

当步骤一完成后，确认送电安全后，将主电源空气开关合闸；观察变频控制柜16是否正常，有无异常动作；变频控制柜16工作后，数字化井场原油电磁加热装置开始工作；

步骤三：获取数据并实施控制

当步骤二完成后，远程监控系统通过获取和发送电磁加热本体内的压力和温度信息，对变频控制柜16实施控制；当温度升高到预设上线温度时，远程监控系统发出停机指令，变频控制柜16停机，数字化井场原油电磁加热装置处于待加热状态；当温度降低到预设下线温度时，远程监控系统发出开机指令，变频控制柜16开机，数字化井场原油电磁加热装置开始加热；

步骤四：数字化井场原油电磁加热装置工作停止

当数字化井场原油电磁加热装置出现故障或不需要加热时，远程监控系统发出指令，变频控制柜16停止工作，数字化井场原油电磁加热装置加热工作停止。

优选地是所述的步骤一中关掉抽油机油井，停留的时间为10分钟。

在实际使用时，当温度升高到设计上线温度加热器自动停机，温度降低到设计下线线温度加热器自动开机。开机二十秒可使金属管温度达到100℃以上，热效率高达98％以上。

在具体应用时，远程监控系统还能够实现远程监控功能，并配备现场实时低温、高温报警功能，实现无人值守。

综上所述，通过用于将通过电磁加热本体的原油进行加热电磁加热本体、与电磁加热本体电线连接且用于改变输入的工频电源频率的变频控制柜和与变频控制柜电信号连接且用于接受和发送电信号，对变频控制柜的启动、停止进行控制的远程监控系统的有机设置，提供了一种能够进行无热源单向内加热，热效率高、安全、环保、节能的原油加热装置及加热方法；本实用新型具有电热热效率高、故障率低且维修简单、方便的特点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种数字化井场原油的电磁加热装置，其特征在于：包括

电磁加热本体，用于将通过电磁加热本体的原油进行加热；

变频控制柜(16)，变频控制柜(16)与电磁加热本体电线连接，用于改变输入的工频电源频率；

远程监控系统，远程监控系统与变频控制柜电信号连接，用于接受和发送电信号，对变频控制柜(16)的启动、停止进行控制。

2.如权利要求1所述的一种数字化井场原油的电磁加热装置，其特征在于：所述的电磁加热本体包括进油管(2)、防爆接线盒(3)、加热外壳(6)、加热单元和出油管(11)；所述进油管(2)与防爆接线盒(3)的一端连接，防爆接线盒(3)的另一端端面上连接有加热单元，加热单元的连接在加热外壳(6)内，加热外壳(6)上部连接有出油管(11)，所述出油管(11)与加热外壳(6)的连接处设置有金属网罩，加热外壳(6)通过连接法兰(4)与防爆接线盒(3)的另一端连接；所述加热外壳(6)远离防爆接线盒(3)端下表面开有排净口(14)。

3.如权利要求2所述的一种数字化井场原油的电磁加热装置，其特征在于：所述的加热单元包括护线管(7)、电磁线圈(8)和加热管(9)；所述电磁线圈(8)外包覆有护线管(7)，所述包覆护线管(7)的电磁线圈(8)套接在加热管(9)外，电磁线圈(8)连接在防爆接线盒(3)的另一端端面上，所述加热管(9)与进油管(2)连通；电磁线圈(8)通过防爆接线盒(3)与变频控制柜(16)电线连接。

4.如权利要求2所述的一种数字化井场原油的电磁加热装置，其特征在于：所述的加热外壳(6)下表面连接有鞍座(15)，加热外壳(6)上表面连接有吊环(5)。

5.如权利要求2所述的一种数字化井场原油的电磁加热装置，其特征在于：所述的金属网罩为钢网罩。

6.如权利要求1所述的一种数字化井场原油的电磁加热装置，其特征在于：所述的远程监控系统包括控制终端、温度传感器(12)和压力传感器(13)；所述温度传感器(12)和压力传感器(13)与加热外壳(6)连接，温度传感器(12)和压力传感器(13)与控制终端电信号连接，控制终端与变频控制柜(16)电信号连接。

7.如权利要求1所述的一种数字化井场原油的电磁加热装置，其特征在于：所述的电磁加热本体总长为5000mm，外径为400mm，承压能力为10MPa。

8.如权利要求1所述的一种数字化井场原油的电磁加热装置，其特征在于：所述的变频控制柜(16)包括控制柜壳体、整流电路、变频电路和控制开关组成；所述整流电路、变频电路和控制开关连接在壳体内；所述整流电路的输入端与外接电源连接，整流电路的输出端与变频电路的输入端连接，变频电路的输出端与电磁加热本体连接；所述的控制开关、变频电路与远程监控系统电信号连接；所述整流电路用于将交流电压转变成直流电压，所述变频电路用于将直流电压转换成频率为20-40KHz的高频电压。

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