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淺談電磁加熱器在采油井中的應用

本文章由江信電磁加熱器用戶上傳提供

由于原油在低溫時流通性較差，所以在采油井中需安裝加熱設備對原油進行加熱。因為電磁加熱器是將電能轉(zhuǎn)換為熱能，其運行過程中不會產(chǎn)生明火，不會對原油造成破壞和影響，也不會出現(xiàn)采油安全事故，所以它一經(jīng)油田使用就廣受歡迎。

曾為某油田定制過電磁加熱器，下面是它的運行原理介紹。人們啟動設備加熱按鈕后，50Hz的工頻電源將被中頻感應電源轉(zhuǎn)化成0~20000Hz之間可調(diào)的中頻電，轉(zhuǎn)變后的高速電流流過線圈時會產(chǎn)生強大的磁場，磁場的磁力線通過導磁的管道金屬換熱器時，在管道金屬換熱器中產(chǎn)生無數(shù)的小漩渦，使金屬管道本身發(fā)熱。當進口提取的原油流經(jīng)電磁加熱器換熱器包裹的管道時，會通熱交換帶走金屬管道發(fā)出的熱量，起到對原油加熱的作用。

在出油口出設有溫度傳感器，該傳感器與電磁加熱器連接，當檢測的出油溫度達到設定的溫度值時，鍋爐會自動變頻，減小流經(jīng)線圈的交變電流值，從而降低加熱的溫度；當檢測的出油溫度超過設計的極限值時，鍋爐將自動斷電，并發(fā)出警報信號，直到管壁溫度降到安全值。為了提高加熱的安全性，只有出口油溫檢測值低于設計溫度值時，電磁加熱器才能啟動加熱功能。

以前采油井并不是運用電磁加熱器作為加熱設備，而是運用立式圓筒形管式加熱爐和電阻式電加熱器這兩種加熱設備為原油加熱。雖然這兩種加熱設備可以滿足井口原油加熱的需求，但是它們都屬于壓力容器，在使用的過程中受到油井壓力不穩(wěn)定的影響，導致安全閥經(jīng)常起跳，存在安全隱患。為了提高原油加熱的安全性和穩(wěn)定性，油田才決定使用電磁加熱器。

由于電磁加熱器非壓力容器，所以在運行的過程中不會受到任何壓力的影響，適合于采油井原油加熱。與此同時，電磁加熱技術的安全性非常高，在加熱過程中不會出現(xiàn)其他的安全隱患。電磁加熱器的原理是利用交變電流流經(jīng)線圈產(chǎn)生磁場跟渦流，從而產(chǎn)生熱量，再由此熱量作用于傳輸原油的管道。人們在輸油管處設計有傳感器，在這個加熱的過程中，可以根據(jù)傳感器監(jiān)測的原油溫度控制鍋爐加熱的溫度，不會出現(xiàn)原油溫度過高的危險。

由于電磁加熱器具有非常高的能效比，可以將電能高效轉(zhuǎn)換成熱能，所以加熱的成本相對較低。對于油田管理者而言，在不影響采油效率的前提下，適當降低采油成本是非常必要的。運用電磁加熱器后，不僅原油加熱的成本有所下降，人工成本也有所下降。原來的電阻式電加熱器需人工不定時查看，需耗費一定人工成本，而電磁加熱器可實現(xiàn)自動化加熱，無需人員看管。

關于電磁加熱器控制算法的研究

電磁加熱器具有加熱效率高、啟動速度快和安全等運用優(yōu)點，在熱處理和金屬焊接等工業(yè)領域應用廣泛。為了更好地控制設備加熱的溫度，需增強控制系統(tǒng)的研究。隨著電磁加熱器在工業(yè)生產(chǎn)過程中自動化和智能化的不斷發(fā)展，它的溫度控制難度不斷增加，只有不斷研究和優(yōu)化各種控制算法，才能滿足不斷變化的溫度控制要求。

目前國內(nèi)外對電磁加熱器控制算法的研究很多，對其總結可分為模糊控制算法、集散控制系統(tǒng)技術和智能控制理論三大類。目前市場上各品牌各型號的電磁加熱器控制系統(tǒng)多采用固定參數(shù)的比例積分微分控制，只要能對各參數(shù)進行有效控制，就能準確控制設備溫度。在模糊控制算法中，有的專家設計了模糊-PID控制器，調(diào)整了PID控制器參數(shù)，提高了控制效果，使控制系統(tǒng)具有更好的動態(tài)特性。然而，在控制器的設計中，仍然需要采用衰減曲線法來調(diào)整電磁加熱器主、輔控制器的參數(shù)，模糊控制并沒有使系統(tǒng)解耦，因此很大程度上依賴于調(diào)節(jié)操作員的經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試效果。

在集散控制系統(tǒng)技術方面，專家以PC機局域網(wǎng)為對象，構建了電磁加熱器控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮了局域網(wǎng)的實時性、卓越性和可靠性，實現(xiàn)了鍋爐運行效率的顯著提高和能耗的有效降低。但在實際應用中，還需要對系統(tǒng)的各個部分進行調(diào)試和參數(shù)設置。對于智能控制理論，專家用神經(jīng)網(wǎng)絡對電磁加熱器系統(tǒng)進行了訓練并進行仿真試驗，取得了良好的控制效果和控制精度。

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