[0001] 本发明涉及油田设备技术领域，尤其涉及一种用于输油管路的节能型防爆电加热器。

[0002] 在原油开采过程中，原油从矿井深处出发经输油管流入地表存储罐暂存。未经处理的原油凝点在30℃‑ 50℃之间。原油流经地表输油管时，受地表环境影响原油温度降低，达到凝点后，原油将凝固在输油管内壁，造成输油管堵塞，影响石油产量。保持井口产出液温度在凝固点以上是集油系统正常运行的最低要求。

[0003] 目前，生产现场油井维温的常用措施是在井口安装高频电加热器、在集油管线缠电加热带并采取中频控制或直接在采油树和井口地面流程缠电加热带并保温三种方式。现有加热方式井口常用装备能耗多为40‑60KW，日均耗电千度左右，不仅能耗高，故障率、维修成本都比较高，还提高了原油开采成本。

[0015] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式的参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

[0016] 除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

[0017] 结合图1至3所示，一种用于输油管路的节能型防爆电加热器，包括控制箱1和加热箱2，加热箱2的外部设有保温层隔热层，加热箱2内设有加热组件3、换热油路4、换热介质5和温度检测单元。加热组件3包括多组加热棒31，多组加热棒31纵向并排的穿设在加热箱2的内部，换热油路4螺旋围绕在多组加热棒31的外侧，并设置在加热箱2的内部，换热油路4围绕在多组加热棒31的外侧，加热箱2的底部设有进油口41，加热箱2的顶部一侧设有出油口42，进油口41和出油口42分别连接在螺旋状的换热油路4两端，使用时多组加热棒31将电能转化为热能，多组加热棒31释放的热能传递给换热介质5，本实施例中换热介质5为低冰点高沸点的防冻液，换热介质5充分升温后再将热传递给换热油路4。由于换热介质5为液体，可充分与加热棒31和换热油路4接触，可有效避免能源损失，可使换热油路4受热更加均匀，降低故障率提高设备使用寿命。加热箱2的一侧设有防爆接线盒25，多组加热棒31的电源线通过在防爆接线盒25处汇集后与控制箱1电性连接。温度检测单元、加热组件3和液位传感器24通过套设有防爆管的信号线与控制箱1电性连接。

[0018] 换热介质5充斥在加热棒31与换热油路4之间，由于换热介质5填充在加热组件3和换热油路4之间，使用中换热油路4与输油管路连通，换热介质5作为热传导的媒介。加热箱2的上部一侧设有液位传感器24，液位传感器24与加热箱2中的换热介质5连通，用于检测换热介质5的消耗情况。通过液位传感器24对换热介质5液位进行监控，防止换热介质5溢出或液位过低，避免能源浪费。

[0019] 温度检测单元包括进口温度传感器21、介质温度传感器20、出口温度传感器22和环境温度传感器23，进口温度传感器21设置在进油口41中，出口温度传感器22设置在出油口42中，介质温度传感器20用于监测换热介质5的温度，并将换热介质5的温度信号传输给控制箱1。

[0020] 控制箱1主要包括控制屏11和控制器12，温度检测单元用于检测加热器的工作温度，并通过电信号的形式实时地将温度数据反馈给控制箱1；温度检测单元反馈的温度数据传送给控制器12，控制器12根据预设的工作模式对温度数据进行运算，使用中控制器12根据温度运算结果对加热组件3的工作状况进行控制。控制器12包括PID（比例－积分－微分）运算模块，PID 运算模块根据温度检测单元提供的温度数据对加热组件3的加热功率进行调整。

[0021] 通过PID控制器计算K时刻输出控制量u(k)，并基于输出控制量u(k)来调整加热元件的功率或相位，从而实现温度的稳定控制。误差u(k)的计算公式如下：u(k)=

[0022] 其中，u(k)是第k次采样时控制器的输出控制量， 是比例增益系数；e(k)是第k次采样时刻出口温度传感器22采样温度与设置的目标温度之间的偏差值，表示当前偏差，即第k次采样时刻目标温度和实际温度数值之差； 是积分系数， 表示从第一个采样时刻到当前采样时刻 k 所有误差值的累加，即积分项，表示历史偏差； 是微分系数，e(k‑1)是第k‑1次采样时刻的偏差值； 表示当前误差与前一个采样
时刻误差之差，反映了误差的变化率，即微分项。通过PID运算模块可实现加热组件3的调功调温和调相调温。通过调整系数 、 和 可以优化PID控制器的性能，实现对系统输出的精确控制。 、 和 的设置可参考介质温度传感器20、进口温度传感器21和环境温度传感器23的实时采样数值，避免PID控制器发生温度的超调，介质温度传感器20、进口温度传感器21可对对应位置的温度进行安全温度的监测。

[0023] 触控屏11为电加热控制器的人机界面，用于显示当前的换热介质5温度、出油口42处的温度等，用于设置PID控制器计算的目标温度等。

[0024] 控制器12通信连接有无线通信模块，无线通信模块将控制器12的信号上传至远程监测中心，远程监测中心通过网络远程访问控制器12，获取控制器12的状态和设置控制器12的控温阈值，进而远程调节加热组件3的输出功率。

[0025] 显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。