浅谈电磁加热器在采油井中的应用

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由于原油在低温时流通性较差，所以在采油井中需安装加热设备对原油进行加热。因为电磁加热器是将电能转换为热能，其运行过程中不会产生明火，不会对原油造成破坏和影响，也不会出现采油安全事故，所以它一经油田使用就广受欢迎。

曾为某油田定制过电磁加热器，下面是它的运行原理介绍。人们启动设备加热按钮后，50Hz的工频电源将被中频感应电源转化成0~20000Hz之间可调的中频电，转变后的高速电流流过线圈时会产生强大的磁场，磁场的磁力线通过导磁的管道金属换热器时，在管道金属换热器中产生无数的小漩涡，使金属管道本身发热。当进口提取的原油流经电磁加热器换热器包裹的管道时，会通热交换带走金属管道发出的热量，起到对原油加热的作用。

在出油口出设有温度传感器，该传感器与电磁加热器连接，当检测的出油温度达到设定的温度值时，锅炉会自动变频，减小流经线圈的交变电流值，从而降低加热的温度；当检测的出油温度超过设计的极限值时，锅炉将自动断电，并发出警报信号，直到管壁温度降到安全值。为了提高加热的安全性，只有出口油温检测值低于设计温度值时，电磁加热器才能启动加热功能。

以前采油井并不是运用电磁加热器作为加热设备，而是运用立式圆筒形管式加热炉和电阻式电加热器这两种加热设备为原油加热。虽然这两种加热设备可以满足井口原油加热的需求，但是它们都属于压力容器，在使用的过程中受到油井压力不稳定的影响，导致安全阀经常起跳，存在安全隐患。为了提高原油加热的安全性和稳定性，油田才决定使用电磁加热器。

由于电磁加热器非压力容器，所以在运行的过程中不会受到任何压力的影响，适合于采油井原油加热。与此同时，电磁加热技术的安全性非常高，在加热过程中不会出现其他的安全隐患。电磁加热器的原理是利用交变电流流经线圈产生磁场跟涡流，从而产生热量，再由此热量作用于传输原油的管道。人们在输油管处设计有传感器，在这个加热的过程中，可以根据传感器监测的原油温度控制锅炉加热的温度，不会出现原油温度过高的危险。

由于电磁加热器具有非常高的能效比，可以将电能高效转换成热能，所以加热的成本相对较低。对于油田管理者而言，在不影响采油效率的前提下，适当降低采油成本是非常必要的。运用电磁加热器后，不仅原油加热的成本有所下降，人工成本也有所下降。原来的电阻式电加热器需人工不定时查看，需耗费一定人工成本，而电磁加热器可实现自动化加热，无需人员看管。

关于电磁加热器控制算法的研究

电磁加热器具有加热效率高、启动速度快和安全等运用优点，在热处理和金属焊接等工业领域应用广泛。为了更好地控制设备加热的温度，需增强控制系统的研究。随着电磁加热器在工业生产过程中自动化和智能化的不断发展，它的温度控制难度不断增加，只有不断研究和优化各种控制算法，才能满足不断变化的温度控制要求。

目前国内外对电磁加热器控制算法的研究很多，对其总结可分为模糊控制算法、集散控制系统技术和智能控制理论三大类。目前市场上各品牌各型号的电磁加热器控制系统多采用固定参数的比例积分微分控制，只要能对各参数进行有效控制，就能准确控制设备温度。在模糊控制算法中，有的专家设计了模糊-PID控制器，调整了PID控制器参数，提高了控制效果，使控制系统具有更好的动态特性。然而，在控制器的设计中，仍然需要采用衰减曲线法来调整电磁加热器主、辅控制器的参数，模糊控制并没有使系统解耦，因此很大程度上依赖于调节操作员的经验和现场调试效果。

在集散控制系统技术方面，专家以PC机局域网为对象，构建了电磁加热器控制系统，充分发挥了局域网的实时性、卓越性和可靠性，实现了锅炉运行效率的显著提高和能耗的有效降低。但在实际应用中，还需要对系统的各个部分进行调试和参数设置。对于智能控制理论，专家用神经网络对电磁加热器系统进行了训练并进行仿真试验，取得了良好的控制效果和控制精度。

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