非接觸式非導磁管道防凍系統的製作方法

2024-02-01 12:40:15

專利名稱：非接觸式非導磁管道防凍系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種非接觸式非導磁管道防凍系統，屬於露天管道網絡中防止溫度過低對管道造成損傷，以保證管網安全運行的重要設備，具有成本與維護費用低、操作簡便、安全可靠與智能可控等優點，並且具有巨大的市場前景。特別是涉及ー種低成本、低維護費用，控制簡便、智能靈活的持續諧 振電渦流該應加熱系統，該系統的最大特點是能量的傳遞採取非接觸的方式進行，這樣做極大的降低了製造成本。
背景技術：
對於露天環境下的城市管網，尤其是北方地區，在秋冬季節溫度下降，有時管道內介質流速為零，因此為了保證各管網在冬季正常運行，要求各種管道不發生凍結以備隨時使用。目前常用的防凍方法有自來水溫絕熱防凍法、供暖系統供、回水絕熱伴暖防凍法、充填防凍液防凍法、絕熱電熱器件伴暖防凍法以及混合防凍方法，這些方法都存在著投資大，後期維護費用高且操作不便等缺點。因此找到一種投資小、見效快、維護費用少的方案是該領域的重要課題之一。本發明主要針對露天管網防凍設備投資大，後期維護費用高且操作不便等缺點，給出了一種採取非接觸的方式進行能量傳遞的先進方案，可沿著管線分布進行加熱，具有可持續工作、操作靈活、結構輕便的特點。
發明內容本發明所要解決的技術問題是，露天管道網絡中防止溫度過低對管道造成損傷的問題，利用高效大功率諧振電路將電磁能通過諧振線圈陣列進行傳遞，利用沿管線分布的感應渦流圈進行加熱，以保證管內流動介質不被凍結，從而為戶外管網的正常運行提供一種有效解決方案。本發明所採用的技術方案是非接觸式非導磁管道防凍系統，包括有直流電源
(I)直接向電磁諧振電路⑶供電，電磁諧振電路⑶連接有功率晶閘管(4)，同時配合諧振線圈陣列(5)中間放置感應渦流圈(6)，由此建立振蕩迴路，振蕩時產生的能量通過防水保溫層(7)進行保持，並採用液體溫度傳感檢測電路(8)檢測環境溫度，當溫度達標時通過通斷控制開關(2)斷開諧振線圈陣列(5)的供電迴路。所述的直流電源(I)通過大功率直流移動電源或者可提供大電流的蓄電池組實現，同時要保證電源具有一定防水、防潮作用。所述的通斷控制開關由功率控制器(5)通過不同檔位功率繼電器進行控制與切換，實現對不同的命令執行相應動作。所述的諧振電路(3)通過新型單路考比子振蕩電路搭建，兩路對稱的電感線圏，電阻，N溝道增強型功率晶閘管(4)以及相互反接的快速回復ニ極管，可實現任意振蕩頻率的正弦波輸出。所述的諧振線圈陣列(5)由密繞高Q值的銅質導線構成，導線外層必須塗有防水層並進行防水深度極限的相關測試。密繞匝數則需要根據該電路具體的工作情況確定。並且諧振線圈陣列(5)內嵌在防水保溫層(7)中，從而不易被破壞。根據實際情況可沿著管線加設過個諧振線圏，組成諧振線圈陣列已實現在不同地點加熱管線中的液體介質的目的。所述的感應渦流圈(6)是呈圓筒形高導磁體，其上密繞感應加熱線圈。對於非導磁性的管線外壁，為了增強渦流感應加熱的效果，必須加裝感應渦流圈(6)，否則加熱效果將減弱很多。所述的液體溫度傳感檢測電路(8)由適合在流動介質中作業的高精度溫度傳感器、A/D轉換電路及單片機構成，負責測取當前的介質溫度與單片機預設介質溫度進行比較，井向通斷控制開關⑵發出動作指令。本發明的非接觸式非導磁管道防凍系統，通過諧振電路產生交變磁場將電磁能通過諧振線圈陣列(5)進行非接觸傳遞，並利用感應渦流圈(6)產生大量的渦流熱量以加熱管線中流動的介質，從而使戶外管網中流動的液體介質防止凍結，同時通過單片機、傳感器和執行機構實時監測運行狀況並發出命令。本裝置為露天環境中非導磁管道的正常工作提 供了ー種防止介質凍結而導致管網損壞的有效方案，具有製造成本低、操作簡便、安全可靠與智能可控等優點。

圖I是本發明的整體結構框圖；圖2是交變磁場大功率振蕩發生電路；圖3是感應渦流圈(6)及諧振線圈陣列(5)的幾何正視圖；圖4是沿管道走向分布的諧振線圈側視圖；圖5是液體傳感器智能控制迴路。其中I :直流電源；2 :通斷控制開關；3 :電磁諧振電路；4 :功率晶閘管；5 :諧振線圈陣列；6 :感應渦流圈；7 :防水保溫層；8 :液體溫度傳感檢測電路。Rl Q1鉗位電阻Rl Q2鉗位電阻Tl :Q1 電感T2 :Q2 電感Ql :功率晶閘管IQ2 :功率晶閘管2Dl :快速回復ニ極管ID2 :快速回復ニ極管2C :振蕩匹配電容L :振蕩匹配電感Cl、C2、Cn :諧振電容 LI、L2、Ln :諧振電感
具體實施方式
下面結合實例和附圖對本發明的非接觸式非導磁管道防凍系統做出詳細說明。如圖I所示，本發明的非接觸式非導磁管道防凍系統，包括有直流電源(I);通斷控制開關⑵；電磁諧振電路⑶；功率晶閘管⑷；諧振線圈陣列(5);感應渦流圈(6);防水保溫層(7);液體溫度傳感檢測電路(8)。本發明，利用高效大功率諧振電路將電磁能通過諧振線圈陣列進行傳遞，利用沿管線分布的感應渦流圈進行加熱，以保證管內流動介質不被凍結，從而為戶外管網的正常運行提供保障。[0028]如圖2所示，所述的諧振電路(3)由兩路對稱的電感線圈，電阻，N溝道增強型功率晶閘管(4)以及相互反接的快速回復ニ極管組成。在通斷控制開關(2)閉合後，兩路對稱的電路同時向功率晶閘管⑷的基極饋電，由於反並聯的快速回復ニ極管Dl與D2的作用，功率晶閘管⑷的集電極所在電路實現交替導通，使諧振電感上輸出正弦波的全波形。如圖3所示，所述 的諧振線圈陣列(5)為密繞的銅質線圈，該線圈在塗裝防水層後固定於成圓筒形的感應渦流圈(6)的側壁上，外部套上防水保溫層(7)。感應渦流圈(6)起到感應渦流並發熱的作用，還起到支撐作用。如圖4所示，所述的感應渦流圈(6)在安裝好諧振線圈陣列(5)後，管內液體介質順著管道流動，這樣再起到加熱作用的同時不會影響管道的正常運行。交變的電磁能通過諧振線圈陣列(5)中每ー個諧振體進行傳遞，從而使能量遍布管線。如圖5所示，所述的液體溫度傳感檢測電路(8)由適合液體介質作業的高精度溫度傳感器、A/D轉換電路及單片機構成。首先給定單片機開始與結束溫度，如果不做給定默認開始溫度為零度，結束溫度為15度。當溫度低於開始溫度時，單片機發出指令使通斷控制開關⑵閉合，諧振電路⑶開始工作，所發出的交變電磁場在渦流加熱體感應渦流圈
(6)上感生出渦流對周圍水體進行加熱；當溫度等於結束溫度時，單片機發出指令使通斷控制開關(2)打開，諧振電路(3)停止工作。
權利要求1.非接觸式非導磁管道防凍系統，其特徵在於包括有直流電源(I)直接向電磁諧振電路⑶供電，電磁諧振電路⑶連接有功率晶閘管(4)，同時配合諧振線圈陣列(5)中間放置感應渦流圈￠)，由此建立振蕩迴路，振蕩時產生的能量通過防水保溫層(7)進行保持，並採用液體溫度傳感檢測電路(8)檢測環境溫度，當溫度達標時通過通斷控制開關(2)斷開諧振線圈陣列(5)的供電迴路。
2.根據權利要求I所述的非接觸式非導磁管道防凍系統，其特徵還在於，所述的諧振電路(3)在通斷控制開關(2)閉合後，兩路對稱的電路同時向功率晶閘管(4)的基極饋電，由於反並聯的快速回復二極體Dl與D2的作用，功率晶閘管(4)的集電極所在電路實現交替導通，使諧振電感上輸出正弦波的全波形。
3.根據權利要求I所述的非接觸式非導磁管道防凍系統，其特徵還在於，所述的諧振線圈陣列(5)由密繞高Q值的銅質導線構成，導線外層必須塗有防水層並進行防水深度極限的相關測試。密繞匝數則需要根據該電路具體的工作情況確定。並且諧振線圈陣列(5)內嵌在防水保溫層(7)中，從而不易被破壞。根據實際情況可沿著管線加設過個諧振線圈，組成諧振線圈陣列已實現在不同地點加熱管線中的液體介質的目的。
4.根據權利要求I所述的非接觸式非導磁管道防凍系統，其特徵還在於，所述的感應渦流圈(6)是呈圓筒形高導磁體，其上密繞感應加熱線圈。對於非導磁性的管線外壁，為了增強渦流感應加熱的效果，必須加裝感應渦流圈(6)，否則加熱效果將減弱很多。
5.根據權利要求I所述的非接觸式非導磁管道防凍系統，其特徵還在於，所述的液體溫度傳感檢測電路(8)由適合在流動介質中作業的高精度溫度傳感器、A/D轉換電路及單片機構成，負責測取當前的介質溫度與單片機預設介質溫度進行比較，並向通斷控制開關(2)發出動作指令；當水溫低於開始溫度時，單片機發出指令使智能通斷開關(2)閉合，電磁諧振電路(3)開始工作，所發出的交變電磁場在感應渦流圈(6)上感生出渦流對周圍水體進行加熱；當水溫等於結束溫度時，單片機發出指令使智能通斷開關⑵打開，電磁諧振電路⑶停止工作。
專利摘要本實用新型公開一種非接觸式非導磁管道防凍系統，屬於露天管道網絡中防止溫度過低對管道造成損傷，以保證管網安全運行的重要設備，具有巨大的市場前景；該裝置是一種利用大功率電源向諧振電路提供電功率，諧振電路產生交變磁場並通過諧振線圈陣列將電磁能傳遞給沿管道分布的不同感應渦流圈，對管道進行加熱，以保證管道內部流動介質不被凍結的裝置；主要包括有直流電源(1)；通斷控制開關(2)；電磁諧振電路(3)；功率晶閘管(4)；諧振線圈陣列(5)；感應渦流圈(6)；防水保溫層(7)；液體溫度傳感檢測電路(8)；本實用新型可為露天戶外各種管道的正常運行提供熱功率，具有成本與維護費用低、操作簡便、安全可靠與智能可控等優點。
文檔編號H05B6/10GK202652580SQ20122016615
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者張獻, 楊慶新, 李勁松, 金亮, 李陽 申請人:天津工業大學