[发明专利]非接触式非导磁管道防冻系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种非接触式非导磁管道防冻系统，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，该系统的最大特点是能量的传递采取非接触的方式进行，这样做极大的降低了制造成本。

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，给出了一种采取非接触的方式进行能量传递的先进方案，可沿着管线分布进行加热，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将电磁能通过谐振线圈阵列进行传递，利用沿管线分布的感应涡流圈进行加热，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：非接触式非导磁管道防冻系统，包括有直流电源(1)；通断控制开关(2)；电磁谐振电路(3)；功率晶闸管(4)；谐振线圈阵列(5)；感应涡流圈(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(1)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。

所述的谐振线圈阵列(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。并且谐振线圈阵列(5)内嵌在防水保温层(7)中，从而不易被破坏。根据实际情况可沿着管线加设过个谐振线圈，组成谐振线圈阵列已实现在不同地点加热管线中的液体介质的目的。

所述的感应涡流圈(6)是呈圆筒形高导磁体，其上密绕感应加热线圈。对于非导磁性的管线外壁，为了增强涡流感应加热的效果，必须加装感应涡流圈(6)，否则加热效果将减弱很多。

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。

本发明的非接触式非导磁管道防冻系统，通过谐振电路产生交变磁场将电磁能通过谐振线圈阵列(5)进行非接触传递，并利用感应涡流圈(6)产生大量的涡流热量以加热管线中流动的介质，从而使户外管网中流动的液体介质防止冻结，同时通过单片机、传感器和执行机构实时监测运行状况并发出命令。本装置为露天环境中非导磁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，具有制造成本低、操作简便、安全可靠与智能可控等优点。

附图说明

图1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是感应涡流圈(6)及谐振线圈阵列(5)的几何正视图；

图4是沿管道走向分布的谐振线圈侧视图；

图5是液体传感器智能控制回路。

其中：

直流电源(1)；通断控制开关(2)；电磁谐振电路(3)；功率晶闸管(4)；谐振线圈阵列(5)；感应涡流圈(6)；防水保温层(7)；液体温度传感检测电路(8)。

R1：Q1钳位电阻        R1：Q2钳位电阻

T1：Q1电感            T2：Q2电感

Q1：功率晶闸管1       Q2：功率晶闸管2

D1：快速回复二极管1   D2：快速回复二极管2

C：振荡匹配电容       L：振荡匹配电感