集肤效应电伴热系统的控制研究（可复制）.pdf

摘要集肤效应电伴热系统具有适用性强、安全可靠、安装维护简单、加热效率高,易于控制等特点,成为伴热系统的发展方向。目前的集肤效应电伴热系统大多采用的是工频电源,伴热系统恒功率输出,不因外界环境温度的变化而改变,负载温度的控制是通过开关控制来实现的。系统的可控性差,效率低。本文利用全桥逆变实现集肤效应电伴热控制,从理论和实验上研究其原理、设计方法、控制策略以及在长距离流体输送管道伴热应用中出现的问题,获得了较好的结果。论文的主要内容如下:第一章介绍了电伴热的发展历史、应用领域及其分类,综述了国内外集肤效应电伴热的研究现状与意义,最后提出了本文的研究内容。第二章研究了集肤效应电伴热系统的原理和组成结构,分析了电磁场的集肤效应和邻近效应现象,并分别进行了有限元仿真计算。给出了集肤效应电伴热系统中的工程计算规则,提出一些应该注意的问题。最后设计了实验装置。第三章对系统的控制策略进行研究,创新性的把模糊控制技术应用于该系统中。对传统刂坪湍:刂平辛朔抡姹冉希攵苑抡嫘Ч岢龆云胀ㄐ湍糊控制器进行改进,探索出模糊刂品椒ǎü抡嬗胧笛椋纳屏舜饲盎传统控制方法的集肤效应电伴热系统的控制效果,获得了对该伴热系统更好的控制第四章针对目前集肤效应电伴热系统依据单个传感器对整个伴热管线做决策所带来的弊端,创新性的提出采用多传感器进行联合决策的方法。针对原油在管道中输送的流变特性,总结出一套基于多传感器技术的长距离伴热管道温度控制策第五章介绍了实验部分的工作与结果。包括实验硬件,下位机蜕衔换程序,实验数据以及结果分析。第六章对全文进行了总结,并对后续工作进行了展望。关键词:集肤效应电伴热模糊控制脉宽调制多传感器技术性能。略。浙江大学硕士学位论文
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第一章绪论电伴热技术概述伴热是指用其它形式的能量来补偿被伴热物体的热量损失,起源于欧美国家的化工企业。最初是蒸汽伴热、热水伴热和导热油伴热,这些物质事先都已被加热,具有较高的温度,然后利用它们的流动性,在伴热管道内流动,沿途给被伴热管道提供热量,从而达到“伴热”的目的。到了世纪年代,电伴热兴起并迅速发展,在大部分领域取代了此前的伴热方式”。。电伴热是指用电能使输送管道内流体介质的温度维持在期望的工艺温度范围内。在工业生产领域,电伴热的应用越来越广泛,为各个行业管道输送系统的正常运行提供了保蕤。如我国油田的原油,其蜡含量较嬗,当含蜡原油的温度高于蜡的析出温度时,原油黏度较低,其流动阻力不大;但原油在油管内流动过程中不断向周围环境散热,当其温度低于蜡的结晶温度时,蜡晶微粒便开始在油流中析出,原油黏度急剧增加,最终可能失去流动能力而凝结,给原油的生产带来巨大的损失。应用电伴热对该输送管道进行保温,就能很好的解决含蜡原油的输送问题。总的来说,电伴热主要适用于下列输送管道中””“”‘:糜诜蓝承凸艿赖陌槿龋淦芟吆斜ズ驼羝G笪治露炔坏陀℃。糜诔N率蔽D套刺渌褪惫艿牢治露炔坏陀娴牧髦手小U饫嗔质只有加热到一定温度时才能变成液态可以输送。如运输巧克力、牛奶等。G蠊艿牢治露任℃,在常温下为固态或粘度很高,难以流动,但加热到一定温度后又易于流动物质的管输,如:稠油、高凝油、燃料重油、煤焦油、蜡等的输送。G笪指呶拢露雀哂趇℃而低于娴氖湟汗艿溃缌蚧潜匦爰尤℃时,才能变成液态,易于输送。湫J渌偷母吣憬橹驶蛘吵斫橹剩纾郝胪啡剂嫌图湫W俺怠⒋芟卟挥扫线,可直接再启动等。目前常用的管道电伴热方式有以下掷嘈汀:缋掳槿取5缋掳槿仁怯媒鹗艉辖鹬瞥尚鞠撸鞠咄饷嬗镁哂辛己玫氖煳榷ㄐ和导热性的材料做成绝缘层,最外层用铜或不锈钢制成的封闭的铠装。靠导体通电时产生的焦耳热来加热管道。缛却槿取5缛却槭齑刃Ч庞诘缋掳槿取5缛却庑伪馄奖阌谟牍艿浙江大学硕士学位论文
集肤效应电伴热系统介绍接触,分为恒功率和交功率两大类。恒功率电热带单位长度的发热功率基本恒定,不受温度的影响。交功率电热带又称自限式伴热带,是指电热带的输出功率随被伴热介质温度的升高而下降,反之则增加。系统核心部分的发热元件是具有正温度系数虺芇匦缘牡缱琛粜вΠ槿,简称5苯涣鞯缤过铁磁性材料时,导体横截面上的电流分布是不相同的,在接近导体表面部分电流比较集中,这种现象被称为集肤效应。管道集肤效应伴热是利用集肤效应,使电能集中在碳钢管的内表面处转换为热能,并把热量传给管道。因电流集中在钢管的内表面,外表面几乎没有电流,所以自身能形成很好的绝缘结构。在众多伴热方式中,集肤效应电伴热系统适用性强、安全可靠、安装维护简单、加热效率高、易于实现自动控制,成为研究的热门与重点。下表是集肤效应电伴热系统与其它伴热方式的比较‘表卜髦职槿确绞降谋冉由此可见,蒸汽伴热系统的伴热距离短,末点温度低,而且无法实现自动化控制,是最落后的伴热方式。电热带伴热