专利名称：露天管道电涡流防冻系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种露天管道电涡流防冻系统，属于露天管道网络中防止温度过低对管道造成损伤，以保证管网安全运行的重要设备，具有成本与维护费用低、操作简便、安全可靠与智能可控等优点，并且具有巨大的市场前景。特别是涉及一种低成本、低维护费用，控制简便、智能灵活的持续谐振电涡流该应加热系统。
背景技术：
对于露天环境下的城市管网，尤其是北方地区，在秋冬季节温度下降，有时管道内介质流速为零，因此为了保证各管网在冬季正常运行，要求各种管道不发生冻结以备随时使用。目前常用的防冻方法有自来水温绝热防冻法、供暖系统供、回水绝热伴暖防冻法、充填防冻液防冻法、绝热电热器件伴暖防冻法以及混合防冻方法，这些方法都存在着投资大，后期维护费用高且操作不便等缺点。因此找到一种投资小、见效快、维护费用少的方案是该领域的重要课题之一。本发明主要针对露天管网防冻设备投资大，后期维护费用高且操作不便等缺点，给出了一种可发出重复、持续且可控电磁振荡电路，具有可持续工作、操作灵活、结构轻便的特点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，露天管道网络中防止温度过低对管道造成损伤的问题，利用高效大功率谐振电路对导磁管壁进行加热，以保证管内流动介质不被冻结，从而为户外管网的正常运行提供一种有效解决方案。本发明所采用的技术方案是露天管道电涡流防冻系统，包括有直流电源(I);通断控制开关⑵；谐振电路⑶；功率晶闸管⑷；感应加热线圈(5);导磁管壁(6);防水保温层(7);液体温度传感检测电路(8)。所述的直流电源(I)通过大功率直流移动电源或者可提供大电流的蓄电池组实现，同时要保证电源具有一定防水、防潮作用。所述的通断控制开关由功率控制器(5)通过不同档位功率继电器进行控制与切换，实现对不同的命令执行相应动作。所述的谐振电路(3)通过新型单路考比子振荡电路搭建，两路对称的电感线圈，电阻，N沟道增强型功率晶闸管(4)以及相互反接的快速回复二极管，可实现任意振荡频率的正弦波输出。所述的感应加热线圈(5)由密绕高Q值的铜质导线构成，导线外层必须涂有防水层并进行防水深度极限的相关测试。密绕匝数则需要根据该电路具体的工作情况确定。并且感应加热线圈(5)内嵌在防水保温层(7)中，从而不易被破坏。所述的导磁管壁(6)是呈圆筒形高导磁体，其上密绕感应加热线圈(5)。如果管网本身为铁质材料，则可以以管网壁为导磁管壁，这样可以极大的降低投资，并且可以取得不错的效果。所述的液体温度传感检测电路(8)由适合在流动介质中作业的高精度温度传感器、A/D转换电路及单片构成，负责测取当前的介质温度与单片机预设介质温度进行比较，并向通断控制开关(2)发出动作指令。
本发明的露天管道电涡流防冻系统，通过谐振电路产生交变磁场作用于导磁管壁，感生的涡流在管壁上流动产生热量，从而使户外管网中流动的液体介质防止冻结，并通过单片机、传感器和执行机构实时监测运行状况并发出命令。本装置为露天管道的正常工作提供了一种防止介质冻结而导致管网损坏的有效方案，具有操作简便、安全可靠与智能可控等优点。
图I是本发明的整体结构框图；图2是交变磁场大功率振荡发生电路；图3是导磁管壁及感应加热线圈的几何正视图；图4是露天管道电涡流防冻系统侧视图；图5是液体传感器智能控制回路。其中(I):直流电源；(2):通断控制开关；(3):谐振电路；(4):功率晶闸管；(5):感应加热线圈；(6):导磁管壁；(7):防水保温层；(8):液体传感检测电路。Rl Q1钳位电阻Rl Q2钳位电阻LI :Q1 电感L2 :Q2 电感Ql :功率晶闸管IQ2 :功率晶闸管2Dl :快速回复二极管I D2 :快速回复二极管2C :振荡匹配电容
具体实施例方式下面结合实例和附图对本发明的露天管道电涡流防冻系统做出详细说明。如图I所示，本发明的露天管道电涡流防冻系统，包括有直流电源⑴；通断控制开关⑵；谐振电路⑶；功率晶闸管⑷；感应加热线圈(5);导磁管壁(6);防水保温层
(7);液体温度传感检测电路(8)。本发明利用大功率直流电源产生交变磁场作用于导磁管壁，感应出涡流以加热管道中的液体介质，进而防止低温冻结的先进装置。如图2所示，所述的谐振电路(3)由两路对称的电感线圈，电阻，N沟道增强型功率晶闸管(4)以及相互反接的快速回复二极管组成。在通断控制开关(2)闭合后，两路对称的电路同时向功率晶闸管⑷的基极馈电，由于反并联的快速回复二极管Dl与D2的作用，功率晶闸管⑷的集电极所在电路实现交替导通，使AB输出正弦波的全波形。如图3所示，所述的感应加热线圈(5)为密绕的铜质线圈，该线圈在涂装防水层后固定于成圆筒形的导磁管壁(6)的侧壁上，外部套上防水保温层(7)。导磁管壁(6)起到感应涡流并发热的作用，还起到支撑作用。如果管网本身为铁质材料，则可以以管网壁为导磁管壁，这样可极大的降低投资，并且可以取得不错的效果。
如图4所示，所述的导磁管壁(6)在安装好感应加热线圈(5)后，管内液体介质顺着管道流动，这样再起到加热作用的同时不会影响管道的正常运行。如图5所示，所述的液体温度传感检测电路(8)由适合液体介质作业的高精度温度传感器、A/D转换电路及单片构成。首先给定单片机的开始于结束温度，如果不做给定默认开始温度为零度，结束温度为15度。当温度低于开始温度时，单片机发出指令使通断控制开关⑵闭合，谐振电路⑶开始工作，所发出的交变电磁场在涡流加热体(6)上感生出涡流对周围水体进行加热；当温度等于结束温度时，单片机发出指令使通断控制开关(2) 打开，谐振电路(3)停止工作。本发明的露天管道电涡流防冻系统，当温度低于开始温度时，通断控制开关(2)闭合，谐振电路(3)开始工作，导磁管壁(6)对周围液体介质进行加热；当温度等于结束温度时，单片机发出指令使通断控制开关(2)打开，谐振电路(3)停止工作。本装置为低温条件下户外管网的正常运行提供了一种防止管网冻结的有效方案，具有控制简便、灵活，低成本且不影响正常运行的优点。
权利要求
1.露天管道电涡流防冻系统，其特征在于包括有直流电源(I);通断控制开关(2);谐振电路⑶；功率晶闸管⑷；感应加热线圈(5);导磁管壁(6);防水保温层(7);液体温度传感检测电路(8)。
2.根据权利要求I所述的露天管道电涡流防冻系统，其特征还在于，所述的谐振电路(3)在通断控制开关(2)闭合后，两路对称的电路同时向功率晶闸管(4)的基极馈电，由于反并联的快速回复二极管Dl与D2的作用，功率晶闸管(4)的集电极所在电路实现交替导通，使AB输出正弦波的全波形。
3.根据权利要求I所述的露天管道电涡流防冻系统，其特征还在于，所述的感应加热线圈(5)为密绕的铜质线圈，该线圈在涂装防水层后固定于成圆筒形的导磁管壁(6)的侧壁上。
4.根据权利要求I所述的露天管道电涡流防冻系统，其特征还在于，所述的导磁管壁(6)在固定好防水保温层(7)后，正向对着液体流动方向，这样可以不影响管网工作。
5.根据权利要求I所述的露天管道电涡流防冻系统，其特征还在于，所述的温度传感检测电路(7)由适合水下作业的高精度水温传感器、A/D转换电路及单片构成，当水温低于开始温度时，单片机发出指令使智能通断开关(2)闭合，振荡电路(3)开始工作，所发出的交变电磁场在涡流加热体(6)上感生出涡流对周围水体进行加热；当水温等于结束温度时，单片机发出指令使智能通断开关(2)打开，振荡电路(3)停止工作。
全文摘要
本发明公开一种露天管道电涡流防冻系统，属于露天管道网络中防止温度过低对管道造成损伤，以保证管网安全运行的重要设备，具有巨大的市场前景；该装置是一种利用大功率电源向谐振电路提供电功率，谐振电路产生交变磁场对导磁管壁进行加热，以保证管道内部流动介质不被冻结的装置；主要包括有直流电源(1)；通断控制开关(2)；谐振电路(3)；功率晶闸管(4)；感应加热线圈(5)；导磁管壁(6)；防水保温层(7)；液体温度传感检测电路(8)；本发明可为露天户外各种管道的正常运行提供热功率，具有成本与维护费用低、操作简便、安全可靠与智能可控等优点。
文档编号H05B6/10GK102625505SQ20121011490
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者张献, 李劲松, 李阳, 杨庆新, 金亮 申请人:天津工业大学