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淺談某工業(yè)電磁加熱器加熱管結(jié)垢的原因

本文章由江信電磁加熱器用戶上傳提供

由于工業(yè)電磁加熱器具有安全性高、加熱速度快和加熱環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，所以常被人們運(yùn)用到油田加熱原油，助力于采油工作。在某油田中安裝有一套工業(yè)電磁加熱器，進(jìn)油口處的有效加熱管段長(zhǎng)度為450mm，管徑長(zhǎng)89mm，其加熱功率為7kW左右，單位面積做功為5.57W/cm2；出油口處的有效加熱管段長(zhǎng)度為600mm，管徑長(zhǎng)60mm，其加熱功率為4.5kW左右，單位面積做功為3. 98W/cm2。在該加熱器組工作期間，常常出現(xiàn)加熱管結(jié)垢問(wèn)題，困擾著油田管理人員。

為了解決工業(yè)電磁加熱器加熱管結(jié)垢問(wèn)題，人們進(jìn)行了深入的研究和分析，分析發(fā)現(xiàn)加熱器總換熱量大是造成其結(jié)垢的重要原因。原油進(jìn)人89mm管道后流速降低，經(jīng)過(guò)60mm管道出口時(shí)流速相對(duì)升高，加熱段內(nèi)原油產(chǎn)生兩次流速變化，并且是從管徑較大區(qū)域流入管徑較小區(qū)域，容易出現(xiàn)沉積。另外，工業(yè)電磁加熱器加熱段內(nèi)原油存在不均勻的情況，依附管壁的原油不易流動(dòng)，造成依附管璧原油長(zhǎng)時(shí)間受熱，使其與中間位置原油之間存在溫差，導(dǎo)致原油自身的表面張力降低。

油田分別對(duì)工業(yè)電磁加熱器加熱段線圈的溫度和出油口溫度進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)二者溫度相差45℃，由此可見(jiàn)，在加熱段位置采用變徑方式是導(dǎo)致加熱管結(jié)垢的主要原因。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，電磁加熱器生產(chǎn)廠家應(yīng)該為油田制定設(shè)備優(yōu)化方案，在不重新更換工業(yè)電磁加熱器的前提下，改進(jìn)加熱管道的設(shè)計(jì)，提高熱傳導(dǎo)效率，減少結(jié)垢的產(chǎn)生。

解決工業(yè)電磁加熱器加熱管結(jié)垢問(wèn)題

60KW電磁加熱器是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿碾娖?，它在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生非線性負(fù)載，從而產(chǎn)生較高含量的諧波電流。例如，當(dāng)電流流過(guò)負(fù)載時(shí)，與加熱器施加的電壓沒(méi)有線性關(guān)系，從而產(chǎn)生非正弦電流，即電流的畸變。一旦60KW電磁加熱器產(chǎn)生諧波電流，將會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行，具體危害表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

電磁加熱器諧波的危害一是諧波電流在60KW電磁加熱器的變壓器內(nèi)部產(chǎn)生渦流，使變壓器過(guò)熱，降低變壓器的輸出容量，增大變壓器的噪聲，嚴(yán)重影響變壓器的壽命。危害二是諧波電流的趨化效應(yīng)會(huì)使導(dǎo)線的等效截面變小，增加線路損耗。隨著諧波頻率的增加，再加之電纜導(dǎo)體截面積越大趨膚效應(yīng)越明顯，從而導(dǎo)致導(dǎo)體的交流電阻增大，使得電纜的允許通過(guò)電流減小。危害三是諧波會(huì)影響與60KW電磁加熱器同一電網(wǎng)的其他電氣設(shè)備，導(dǎo)致其他設(shè)備無(wú)法正常工作。因?yàn)橹C波會(huì)增加異步電機(jī)的附加損耗，降低其運(yùn)行效率，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過(guò)熱。

通過(guò)60KW電磁加熱器諧波危害的描述，我們可以知道它影響范圍非常廣泛。無(wú)論是為了加熱器自身的使用安全，還是電網(wǎng)其他電氣設(shè)備的使用安全，人們都應(yīng)該想辦法減少諧波的產(chǎn)生，增強(qiáng)電網(wǎng)抗諧波的能力。在設(shè)計(jì)60KW電磁加熱器時(shí)，可以加裝濾波器以減少諧波的產(chǎn)生，避免加熱器運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生非線性負(fù)載。

工業(yè)電磁加熱器是油田常用的加熱設(shè)備，它可以為原油的輸出提供源源不斷的熱量。某油田所采用的加熱設(shè)備分兩個(gè)加熱段，一個(gè)加熱段管道直徑為89mm，另一個(gè)加熱管道直徑為60mm，在實(shí)際的加熱過(guò)程中，由于這兩個(gè)管道的換熱量不同，所以容易出現(xiàn)加熱管結(jié)垢的問(wèn)題。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，人們?yōu)楣I(yè)電磁加熱器設(shè)計(jì)了兩個(gè)改進(jìn)方案。

方案一是增大工業(yè)電磁加熱器的加熱管道長(zhǎng)度和直徑，從而提高加熱管的換熱面積。將加熱線圈分三段纏繞，每段線圈長(zhǎng)度都控制在20cm之內(nèi)，各線圈之間的間距超過(guò)20cm，整個(gè)線圈的有效加熱段長(zhǎng)度為120cm。這樣的設(shè)計(jì)可以使原油梯度受熱，從而避免短時(shí)間急劇受熱導(dǎo)致原油局部高溫。該工業(yè)電磁加熱器改進(jìn)方案有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是加熱管道受熱相對(duì)均勻，降低了加熱線圈局部高溫；二是加熱段兩側(cè)管道長(zhǎng)超過(guò)20cm，可以確保管內(nèi)原油流速穩(wěn)定；三是可降低原油短時(shí)間急劇升溫，減少管道內(nèi)原油溫差，從而避免加熱管結(jié)垢。

方案二是在原有的工業(yè)電磁加熱器基礎(chǔ)上添加超導(dǎo)液。采用套管方式，內(nèi)管是與原油直接接觸的加熱管，外管是加熱線圈的加熱管道，在內(nèi)外管道之間填充超導(dǎo)液。該工業(yè)電磁加熱器改進(jìn)方案具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是通過(guò)超導(dǎo)液可以確保內(nèi)管管壁受熱均勻，不會(huì)出現(xiàn)局部高溫的現(xiàn)象；二是加熱段管道長(zhǎng)20cm以上，可確保原油內(nèi)流速穩(wěn)定；三是延長(zhǎng)了加熱管道的長(zhǎng)度，加大了換熱面積，從而避免了加熱管結(jié)垢。

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