[發(fā)明專(zhuān)利]非接觸式非導(dǎo)磁管道防凍系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210114744.7
• 申請(qǐng)日: 2012-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102635755A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張獻(xiàn);楊慶新;李勁松;金亮;李陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F16L53/00
• 分類(lèi)號(hào): F16L53/00;H05B6/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非接觸式非導(dǎo)磁管道防凍系統(tǒng)，屬于露天管道網(wǎng)絡(luò)中防止溫度過(guò)低對(duì)管道造成損傷，以保證管網(wǎng)安全運(yùn)行的重要設(shè)備，具有成本與維護(hù)費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)便、安全可靠與智能可控等優(yōu)點(diǎn)，并且具有巨大的市場(chǎng)前景。特別是涉及一種低成本、低維護(hù)費(fèi)用，控制簡(jiǎn)便、智能靈活的持續(xù)諧振電渦流該應(yīng)加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是能量的傳遞采取非接觸的方式進(jìn)行，這樣做極大的降低了制造成本。

背景技術(shù)

對(duì)于露天環(huán)境下的城市管網(wǎng)，尤其是北方地區(qū)，在秋冬季節(jié)溫度下降，有時(shí)管道內(nèi)介質(zhì)流速為零，因此為了保證各管網(wǎng)在冬季正常運(yùn)行，要求各種管道不發(fā)生凍結(jié)以備隨時(shí)使用。目前常用的防凍方法有自來(lái)水溫絕熱防凍法、供暖系統(tǒng)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，后期維護(hù)費(fèi)用高且操作不便等缺點(diǎn)。因此找到一種投資小、見(jiàn)效快、維護(hù)費(fèi)用少的方案是該領(lǐng)域的重要課題之一。

本發(fā)明主要針對(duì)露天管網(wǎng)防凍設(shè)備投資大，后期維護(hù)費(fèi)用高且操作不便等缺點(diǎn)，給出了一種采取非接觸的方式進(jìn)行能量傳遞的先進(jìn)方案，可沿著管線分布進(jìn)行加熱，具有可持續(xù)工作、操作靈活、結(jié)構(gòu)輕便的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，露天管道網(wǎng)絡(luò)中防止溫度過(guò)低對(duì)管道造成損傷的問(wèn)題，利用高效大功率諧振電路將電磁能通過(guò)諧振線圈陣列進(jìn)行傳遞，利用沿管線分布的感應(yīng)渦流圈進(jìn)行加熱，以保證管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)不被凍結(jié)，從而為戶(hù)外管網(wǎng)的正常運(yùn)行提供一種有效解決方案。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：非接觸式非導(dǎo)磁管道防凍系統(tǒng)，包括有直流電源(1)；通斷控制開(kāi)關(guān)(2)；電磁諧振電路(3)；功率晶閘管(4)；諧振線圈陣列(5)；感應(yīng)渦流圈(6)；防水保溫層(7)；液體溫度傳感檢測(cè)電路(8)。

所述的直流電源(1)通過(guò)大功率直流移動(dòng)電源或者可提供大電流的蓄電池組實(shí)現(xiàn)，同時(shí)要保證電源具有一定防水、防潮作用。

所述的通斷控制開(kāi)關(guān)由功率控制器(5)通過(guò)不同檔位功率繼電器進(jìn)行控制與切換，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的命令執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。

所述的諧振電路(3)通過(guò)新型單路考比子振蕩電路搭建，兩路對(duì)稱(chēng)的電感線圈，電阻，N溝道增強(qiáng)型功率晶閘管(4)以及相互反接的快速回復(fù)二極管，可實(shí)現(xiàn)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(zhì)導(dǎo)線構(gòu)成，導(dǎo)線外層必須涂有防水層并進(jìn)行防水深度極限的相關(guān)測(cè)試。密繞匝數(shù)則需要根據(jù)該電路具體的工作情況確定。并且諧振線圈陣列(5)內(nèi)嵌在防水保溫層(7)中，從而不易被破壞。根據(jù)實(shí)際情況可沿著管線加設(shè)過(guò)個(gè)諧振線圈，組成諧振線圈陣列已實(shí)現(xiàn)在不同地點(diǎn)加熱管線中的液體介質(zhì)的目的。

所述的感應(yīng)渦流圈(6)是呈圓筒形高導(dǎo)磁體，其上密繞感應(yīng)加熱線圈。對(duì)于非導(dǎo)磁性的管線外壁，為了增強(qiáng)渦流感應(yīng)加熱的效果，必須加裝感應(yīng)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(cè)電路(8)由適合在流動(dòng)介質(zhì)中作業(yè)的高精度溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路及單片構(gòu)成，負(fù)責(zé)測(cè)取當(dāng)前的介質(zhì)溫度與單片機(jī)預(yù)設(shè)介質(zhì)溫度進(jìn)行比較，并向通斷控制開(kāi)關(guān)(2)發(fā)出動(dòng)作指令。

本發(fā)明的非接觸式非導(dǎo)磁管道防凍系統(tǒng)，通過(guò)諧振電路產(chǎn)生交變磁場(chǎng)將電磁能通過(guò)諧振線圈陣列(5)進(jìn)行非接觸傳遞，并利用感應(yīng)渦流圈(6)產(chǎn)生大量的渦流熱量以加熱管線中流動(dòng)的介質(zhì)，從而使戶(hù)外管網(wǎng)中流動(dòng)的液體介質(zhì)防止凍結(jié)，同時(shí)通過(guò)單片機(jī)、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀況并發(fā)出命令。本裝置為露天環(huán)境中非導(dǎo)磁管道的正常工作提供了一種防止介質(zhì)凍結(jié)而導(dǎo)致管網(wǎng)損壞的有效方案，具有制造成本低、操作簡(jiǎn)便、安全可靠與智能可控等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是交變磁場(chǎng)大功率振蕩發(fā)生電路；

圖3是感應(yīng)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(cè)視圖；

圖5是液體傳感器智能控制回路。

其中：

直流電源(1)；通斷控制開(kāi)關(guān)(2)；電磁諧振電路(3)；功率晶閘管(4)；諧振線圈陣列(5)；感應(yīng)渦流圈(6)；防水保溫層(7)；液體溫度傳感檢測(cè)電路(8)。

R1：Q1鉗位電阻????????R1：Q2鉗位電阻

T1：Q1電感????????????T2：Q2電感

Q1：功率晶閘管1???????Q2：功率晶閘管2

D1：快速回復(fù)二極管1???D2：快速回復(fù)二極管2

C：振蕩匹配電容???????L：振蕩匹配電感