Устройство для разогрева и слива из емкости продуктов в холодном и вязком состоянии

Устройство для разогрева и слива из емкости продуктов в холодном и вязком состоянии

Реферат

Изобретение относится к транспортированию и разгрузке продуктов в холодном и вязком состоянии, например нефти и нефтепродуктов, и может быть использовано для ускоренного опорожнения железнодорожных цистерн и других транспортных емкостей.

Известен способ слива вязкого продукта в холодном состоянии из котла железнодорожной цистерны и устройство для индукционного низкотемпературного нагрева стенок котла железнодорожной цистерны (патент РФ 2014280, кл. B67D 5/00, 1994 г.).

К основным недостаткам этого способа относится низкий коэффициент полезного действия индукционной системы, работающей на промышленной частоте, громоздкость конструкции, большой вес и трудоемкость при установке индукторов на цистерну. К другим недостаткам можно отнести инерционность процесса нагрева, низкий температурный градиент нагрева стенок цистерны и соответственно продукта, большие значения тока в индукторе, характерные для нагрева на промышленной частоте.

Известно устройство для индукционного низкотемпературного нагрева стенок котла железнодорожной цистерны при сливе вязкого продукта в холодном состоянии (патент РФ 2126767, кл. B65G 69/20, 1999 г.). Устройство содержит пространственную раму с установленным в ней индуктором, состоящим из обмотки и магнитопровода, выполненного распределенным в виде охватывающих обмотку пакетов П-образных ферромагнитных элементов, причем П-образные пакеты магнитопровода установлены с возможностью свободного возвратно-поступательного движения от рамы к рабочей поверхности устройства.

К недостаткам данного устройства относится низкий коэффициент полезного действия индукционной системы, работающей на промышленной частоте, сложность и громоздкость конструкции из-за необходимости использования манипулятора для установки индуктора на стенку цистерны, в связи со значительным весом, характерным для нагрева на промышленной частоте. Существенное увеличение веса индуктора обусловлено применением магнитопровода. Применение магнитопровода вызывает увеличение потерь тепла в индуктирующей системе и требует дополнительных затрат электроэнергии, необходимой на притягивание и удержание магнитопровода у стенки цистерны, а также исключает возможность нагрева труднодоступных узлов, например сливного прибора железнодорожной цистерны.

Целью изобретения является создание индукционной системы нагрева, лишенной указанных недостатков, имеющей минимальные теплопотери, надежной и безопасной в эксплуатации, а также расширение технологических возможностей путем бесконтактного разогрева продуктов, находящихся в холодном и вязком состоянии.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для разогрева и слива из емкости продуктов в холодном и вязком состоянии нагрев стенок емкости производится переменным электромагнитным полем повышенной частоты, которое формирует индуктор, питающийся от источника питания током повышенной частоты, в диапазоне 1000-2500 Гц. При этом разогрев производят как боковых стенок емкости, так и устройства для слива продукта, например сливного прибора железнодорожной цистерны, так как переход на более высокую частоту электромагнитного поля позволяет существенно снизить массогабаритные показатели индукторов и обеспечить нагрев в труднодоступных местах. Это позволяет существенно ускорить процесс слива за счет интенсивного разогрева и исключения образования «глухой пробки» в устройстве для слива продукта. В устройстве для разогрева и слива из емкости продуктов в холодном и вязком состоянии, преимущественно нефтепродуктов, в качестве источника питания индукторов использован полупроводниковый преобразователь частоты, с частотой преобразования 1000-2500 Гц. Один индуктор выполнен в виде полого, незамкнутого цилиндра, устанавливаемого на сливной прибор, обмотки индуктора уложены в несколько рядов и размещены в электроизолирующем материале. Другие индукторы имеют форму, повторяющую форму стенок емкости, позволяющую устанавливать их в нижней и средней частях емкости. Обмотки этих индукторов уложены в один ряд и размещены в электроизолирующем материале. При этом мощность индукторов регулируется в пределах 5-100% от номинальной мощности источника питания индукторов.

Такое выполнение, при котором нагрев стенок емкости производится переменным электромагнитным полем, которое формируется индукторами, питающимися от источника питания током повышенной частоты, в диапазоне 1000-2500 Гц, позволяет существенно снизить массу индукторов, упростить конструкцию и значительно снизить трудоемкость при установке и снятии индукторов. Кроме того, использование более высокой частоты, по отношению к промышленной частоте, позволяет существенно снизить токовую нагрузку на индуктор, повысить надежность и увеличить долговечность системы нагрева. Одновременно с этим снижаются массогабаритные показатели источника питания, а также обеспечивается возможность полной автоматизации технологического процесса слива продукта. Обеспечиваются плавные регулировочные характеристики и защита от перегрева, что позволяет автоматически производить выбор необходимой мощности, на которой работает устройство, учитывая поправку на начальную температуру продукта и температуру окружающей среды.

Указанные преимущества дают возможность промышленного применения для предлагаемого устройства, в том числе и на пожаро-взрывоопасных объектах, к которым относится большинство сливо- наливных эстакад, хранилищ нефтепродуктов, ТЭЦ и т.д.

На чертеже представлен поперечный разрез индукционного устройства.

Индукционное устройство для разогрева и слива из емкости продуктов в холодном и вязком состоянии содержит полупроводниковый преобразователь частоты 1, индуктор 2, выполненный в виде полого, незамкнутого цилиндра, размещенный на сливном приборе 3. Индуктор 2 содержит обмотки, уложенные в несколько рядов. Индукторы 4 имеют форму, повторяющую форму стенок емкости 5, обмотки индукторов 4 уложены в один ряд и размещены в электроизолирующем материале.

Устройство работает следующим образом. Индуктор 2 накладывают на сливной прибор 3. Индукторы 4 устанавливают на стенку емкости 5. От источника питания 1 подают напряжение на обмотки индукторов 2 и 4. Под воздействием вихревых токов стенки емкости 1 нагреваются и передают тепло по всей поверхности нагрева в продукт, находящийся внутри емкости. В результате теплового воздействия продукт, находящийся в емкости, нагревается до температуры, необходимой для его слива. Аналогичный процесс происходит и в сливном приборе 3, продукт в нем разогревается, исключая образование пробки, и не мешает при сливе продукта из емкости 5.

Испытание устройства, основанное на данном способе, прошло испытание на ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» и показало большую эффективность.

Данное устройство может быть применено для разогрева емкостей, в том числе и различных типов цистерн, устройство позволяет интенсифицировать процесс слива продукта, снизить расход электроэнергии при эксплуатации, за счет автоматизации выбора режимов работы, в зависимости от температуры окружающей среды и температуры продукта в емкости.

Устройство для разогрева и слива из емкости продуктов в холодном и вязком состоянии, преимущественно нефтепродуктов, содержащее индукторы, отличающееся тем, что в качестве источника питания индукторов использован полупроводниковый преобразователь частоты с частотой преобразования 1000-2500 Гц, один из индукторов выполнен в виде полого незамкнутого цилиндра, устанавливаемого на сливной прибор, причем обмотки этого индуктора уложены в несколько рядов и размещены в электроизолирующем материале, другие индукторы имеют форму, повторяющую форму стенок емкости, позволяющую устанавливать их в нижней и средней частях емкости, обмотки этих индукторов уложены в один ряд и размещены в электроизолирующем материале, при этом мощность индукторов регулируется в пределах 5-100% от номинальной мощности источника питания индукторов.