CN101550353B - 复合式原油电脱水高压电源及其控制装置 - Google Patents
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复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，原有的电脱水装置存在控制电流大、高压电场不稳定等问题。复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，其组成包括：高压直流发生器(1)、高压脉冲发生器(2)和控制电路，高压直流发生器与高压脉冲发生器分别连接接地端子(25)，高压直流发生器与高压脉冲发生器并联之后与高压开关(3)连接，高压开关连接高压开关驱动器(5)，高压开关驱动器与单片机控制板(4)连接，单片机控制板与高压分压器A(6)、电流传感器(7)及测量显示窗口(9)连接，高压分压器A、电流传感器与高压开关连接，高压开关输出通过高压套管(10)连接到脱水容器(8)上。本产品用于原油电脱水的电源及控制。
Description
技术领域：
本发明属于原油电脱水及高电压与绝缘技术，具体的涉及一种复合式原油电脱水高压电源及其控制装置。
背景技术：
原油脱水是原油加工过程中的一个重要环节，目前各油田多采用电、化学脱水方法，所加电压为工频交流或直流高压，供电方式一般有交流脱水、直流脱水和交直流脱水。随着油田进入高含水期开采阶段，各采油厂普遍应用三次采油技术。在三元复合驱油的电脱水过程中，由于加入了碱/表面活性剂/聚合物三元复合剂，使原油导电性增加、粘度加大，从而使原油脱水的难度增加。同时这些物质易粘附于脱水容器的绝缘拉杆上，从而导致在绝缘器件表面易发生持续时间长的稳定沿面放电，该放电的存在破坏了脱水容器内高压电场的建立，同时也增加了脱水电源的容量。原有的电脱水装置在三元复合驱油的电脱水过程中，存在控制电流大、高压电场不稳定，加药量大，控制装置经常损坏需要保护等问题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，解决了以往脱水电源容量大、脱水电场不稳定及脱水电场易倒塌等问题。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，其组成包括：高压直流发生器、高压脉冲发生器和控制电路，所述的高压直流发生器与高压脉冲发生器分别连接接地端子，所述的高压直流发生器与高压脉冲发生器并联之后与高压开关连接，所述的高压开关连接高压开关驱动器，所述的高压开关驱动器与单片机控制板连接，所述的单片机控制板与高压分压器A、电流传感器及测量显示窗口连接，所述的高压分压器A、电流传感器与高压开关连接，所述的高压开关输出通过高压套管连接到脱水容器。
所述的复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，所述的高压直流发生器的组成为将交流电源连接整流单元，所述的整流单元连接高频逆变模块，所述的高频逆变模块连接直流高压单元，所述的直流高压单元连接高压分压器B，所述的高频逆变模块、直流高压单元、高压分压器B分别连接到直流高压控制器。
所述的复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，所述的高压脉冲发生器的组成为将交流电源连接调压器，所述的调压器连接高压变压器，所述的高压变压器与高压硅堆A、限流电阻和分压器C形成回路，所述的高压变压器与高压硅堆A、限流电阻和高压可控硅形成回路，所述的高压变压器与高压硅堆A、限流电阻和高压电容器及高压硅堆B、电流传感器A形成回路，所述的高压硅堆B两端引出线为输出端，所述的分压器C、高压可控硅及电流传感器A分别连接高压脉冲控制器。
所述的复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，在正常脱水情况下仅提供容量较小的高压直流，并在脱水容器内建立稳定的脱水电场；当脱水容器中出现击穿短路时控制电路自动将高压脉冲电源投入，在脱水容器上形成上升沿小于1us的高压脉冲，利用高能脉冲将水链打断，以维持脱水容器内电场的稳定。
本发明的有益效果：
1.本发明是一种用于复合式高压原油电脱水的供电电源装置，在三次采出液处理技术方面尚未发现相关技术，利用该技术解决了以往脱水电源容量大、脱水电场不稳定及脱水电场易倒塌等问题。
2.采用的高压直流电源能够防瞬间短路及防串联谐振发生。
3.能够自动检测原油脱水器中的击穿，并能自动将脉冲高压切换给脱水容器，利用高能量高压脉冲将脱水容器内的短路链打开，并根据供电电流大小判断脱水容器的绝缘状况及提供报警指示。
附图说明：
附图1是本产品的结构示意图。
附图2是本产品的结构原理图
附图3是本产品高压直流发生器的控制原理图。
附图4是本产品高压脉冲发生器的控制原理图。
具体实施方式：
实施例1：
复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，其组成包括：高压直流发生器1、高压脉冲发生器2和控制电路，所述的高压直流发生器与高压脉冲发生器分别连接接地端子25，所述的高压直流发生器与高压脉冲发生器并联之后与高压开关3连接，所述的高压开关连接高压开关驱动器5，所述的高压开关驱动器与单片机控制板4连接，所述的单片机控制板与高压分压器A6、电流传感器7及测量显示窗口9连接，所述的高压分压器A、电流传感器与高压开关连接，所述的高压开关输出通过高压套管10连接到脱水容器8上。
实施例2：
复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，其组成包括：高压直流发生器1、高压脉冲发生器2和控制电路，所述的高压直流发生器与高压脉冲发生器分别连接接地端子25，所述的高压直流发生器与高压脉冲发生器并联之后与高压开关3连接，所述的高压开关连接高压开关驱动器5，所述的高压开关驱动器与单片机控制板4连接，所述的单片机控制板与高压分压器A6、电流传感器7及测量显示窗口9连接，所述的高压分压器A、电流传感器与高压开关连接，所述的高压开关输出通过高压套管10连接到脱水容器8上。
所述的复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，所述的高压直流发生器的组成为将交流电源连接整流单元11，所述的整流单元连接高频逆变模块12，所述的高频逆变模块连接直流高压单元13，所述的直流高压单元连接高压分压器B14，所述的高频逆变模块、直流高压单元、高压分压器B分别连接到直流高压控制器15。
所述的复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，所述的高压脉冲发生器的组成为将交流电源连接调压器16，所述的调压器连接高压变压器17，所述的高压变压器与高压硅堆A18、限流电阻19和分压器C20形成回路，所述的高压变压器与高压硅堆A、限流电阻和高压可控硅21形成回路，所述的高压变压器与高压硅堆A、限流电阻和高压电容器22及高压硅堆B23、电流传感器A26形成回路，所述的高压硅堆B两端引出线为输出端，所述的分压器C、高压可控硅及电流传感器A分别连接高压脉冲控制器24。
所述的复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，在正常脱水情况下仅提供容量较小的高压直流，并在脱水容器内建立稳定的脱水电场；当脱水容器中出现击穿短路时控制电路自动将高压脉冲电源投入，在脱水容器上形成上升沿小于1us的高压脉冲，利用高能脉冲将水链打断，以维持脱水容器内电场的稳定。
该脱水电源由以下几部分组成：高压直流发生器及其控制电路、高压脉冲发生器及其控制电路、可控高压开关。脱水容器在正常工作情况时，将高压开关切换到高压直流电源侧，此时以较小的电源容量在脱水容器内建立稳定的脱水电场；当脱水容器中出现水链短路或绝缘件的沿面放电时，将高压开关切到高压脉冲电源侧，利用高能高压脉冲将水链或沿面放电通道打断，以保证脱水容器内电场的稳定。
图2所示，高压直流发生器和高压脉冲发生器通过绝缘子输入到高压开关，高压开关为单刀双掷开关，内部充灭弧性SF6气体。单片机控制系统接收到高压启动命令后，通过输出驱动控制使高压开关投向高压直流侧，此时负载Rx和Cx(脱水容器)被施加以直流电压，脱水开始运行。脱水运行后，单片机控制系统根据监测负载电压的幅值，判断脱水容器内是否存在放电，当脱水容器内存在放电时，控制系统将高压开关投向高压脉冲电源侧，并定时启动高压脉冲电源，利用高能脉冲将脱水容器内的水链打开。
图3所示，交流电源通过D1～D4和E1构成的整流单元，将交流电源整流成直流，在直流高压控制器作用下由G1～G4构成的全桥逆变模块将直流逆变成高频交流，经高频变压器T1升压后，通过D5～D8构成的高频整流桥电路整流成高压直流电源，该电源通过高压引线送给负载(脱水器)。由Rh、Rl、Ch、C1构成的高压分压器B，实现对输出电压的测量，控制电路根据反馈电压及输入的频率及电压幅值，控制开关频率及输出占空比。
图4所示，交流电源经调压器T11进行调压后，输送给升压变压器T2，该交流高压经高压硅堆D11整流和限流电阻R1限流后，对高压电容器C11进行充电，当控制单元的充电定时完毕后，输出触发脉冲给高压可控硅D31，可控硅导通后在负载上形成上升沿小于1us的高压脉冲。该脉冲电压的测量通过电阻分压器C(RH、RL)来完成。
Claims (4)
1.一种复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，其组成包括：高压直流发生器、高压脉冲发生器和控制电路，其特征是：所述的高压直流发生器与高压脉冲发生器分别连接接地端子，所述的高压直流发生器与高压脉冲发生器并联之后与高压开关连接，所述的高压开关连接高压开关驱动器，所述的高压开关驱动器与单片机控制板连接，所述的单片机控制板与高压分压器A、电流传感器及测量显示窗口连接，所述的高压分压器A、电流传感器与高压开关连接，所述的高压开关输出通过高压套管连接到脱水容器。
2.根据权利要求1所述的复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，其特征是：所述的高压直流发生器的组成为将交流电源连接整流单元，所述的整流单元连接高频逆变模块，所述的高频逆变模块连接直流高压单元，所述的直流高压单元连接高压分压器B，所述的高频逆变模块、直流高压单元、高压分压器B分别连接到直流高压控制器。
3.根据权利要求1所述的复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，其特征是：所述的高压脉冲发生器的组成为将交流电源连接调压器，所述的调压器连接高压变压器，所述的高压变压器与高压硅堆A、限流电阻和分压器C形成回路，所述的高压变压器与高压硅堆A、限流电阻和高压可控硅形成回路，所述的高压变压器与高压硅堆A、限流电阻和高压电容器及高压硅堆B、电流传感器A形成回路，所述的高压硅堆B两端引出线为输出端，所述的分压器C、高压可控硅及电流传感器A分别连接高压脉冲控制器。
4.根据权利要求1或2或3所述的复合式原油电脱水高压电源及其控制装置，其特征是：在正常脱水情况下仅提供容量较小的高压直流，并在脱水容器内建立稳定的脱水电场；当脱水容器中出现击穿短路时控制电路自动将高压脉冲电源投入，在脱水容器上形成上升沿小于1μs的高压脉冲，利用高能脉冲将水链打断，以维持脱水容器内电场的稳定。
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