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淺談電磁加熱器在采油井中的應(yīng)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(shí)流通性較差，所以在采油井中需安裝加熱設(shè)備對原油進(jìn)行加熱。因?yàn)殡姶偶訜崞魇菍㈦娔苻D(zhuǎn)換為熱能，其運(yùn)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(yùn)行原理介紹。人們啟動設(shè)備加熱按鈕后，50Hz的工頻電源將被中頻感應(yīng)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(shí)會產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場，磁場的磁力線通過導(dǎo)磁的管道金屬換熱器時(shí)，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(dāng)進(jìn)口提取的原油流經(jīng)電磁加熱器換熱器包裹的管道時(shí)，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(shè)有溫度傳感器，該傳感器與電磁加熱器連接，當(dāng)檢測的出油溫度達(dá)到設(shè)定的溫度值時(shí)，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(dāng)檢測的出油溫度超過設(shè)計(jì)的極限值時(shí)，鍋爐將自動斷電，并發(fā)出警報(bào)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(shè)計(jì)溫度值時(shí)，電磁加熱器才能啟動加熱功能。

以前采油井并不是運(yùn)用電磁加熱器作為加熱設(shè)備，而是運(yùn)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(shè)備為原油加熱。雖然這兩種加熱設(shè)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(dǎo)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(yùn)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(shí)，電磁加熱技術(shù)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(shè)計(jì)有傳感器，在這個(gè)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(xiǎn)。

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(dāng)降低采油成本是非常必要的。運(yùn)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(shí)查看，需耗費(fèi)一定人工成本，而電磁加熱器可實(shí)現(xiàn)自動化加熱，無需人員看管。

關(guān)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(yùn)用優(yōu)點(diǎn)，在熱處理和金屬焊接等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。為了更好地控制設(shè)備加熱的溫度，需增強(qiáng)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(jié)可分為模糊控制算法、集散控制系統(tǒng)技術(shù)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(jìn)行有效控制，就能準(zhǔn)確控制設(shè)備溫度。在模糊控制算法中，有的專家設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試效果。

在集散控制系統(tǒng)技術(shù)方面，專家以PC機(jī)局域網(wǎng)為對象，構(gòu)建了電磁加熱器控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮了局域網(wǎng)的實(shí)時(shí)性、卓越性和可靠性，實(shí)現(xiàn)了鍋爐運(yùn)行效率的顯著提高和能耗的有效降低。但在實(shí)際應(yīng)用中，還需要對系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行調(diào)試和參數(shù)設(shè)置。對于智能控制理論，專家用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對電磁加熱器系統(tǒng)進(jìn)行了訓(xùn)練并進(jìn)行仿真試驗(yàn)，取得了良好的控制效果和控制精度。

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