CN105978393B - 一种原油电脱水用高阻抗交直流叠加高压供电装置 - Google Patents
一种原油电脱水用高阻抗交直流叠加高压供电装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及油田集输脱水技术领域，特别涉及一种原油电脱水用高阻抗交直流叠加高压供电装置。该装置包括高阻抗交直流叠加高压供电装置由两路高压产生回路，直流高压产生回路由交流调压模块、限流电抗器、升压变压器和高压整流单元构成，其在输出端HVout1和HVout2之间输出高压直流；交流高压产生回路由交流调压模块、限流电抗器和升压变压器构成，其在输出端HVout2和GND之间输出交流高压；两路高压输出通过串联叠加方式在HVout1和GND之间输出直流叠加交流的高压波形。本发明提供供电装置可有效消除高含水原油乳化液中稳定导电水涟的形成，保证脱水电场的稳定性，并提高原油的脱水效率并降低脱后原油的含水率。
Description
技术领域
本发明涉及油田集输脱水技术领域，特别涉及一种原油电脱水用高阻抗交直流叠加高压供电装置。
背景技术
在原油开采过程中，电脱水是原油采出外输前的最后处理环节，是合格原油外输和降低油水分离后水中含油率的重要保障。目前油田普遍采用交/直流电脱水器，该脱水器只能输出单一的直流或交流。随着油田进入高含水期开采阶段，特别是油田采用大规模压裂技术后，采出液携带杂质增多，导致原油导电性增加，引起脱水电流明显升高，使常规的交/直流电脱水器电场运行稳定性变差；同时，原油中的水滴在电场作用下容易形成水涟，导致电极板之间放电频繁发生，造成脱水供电装置的短路，并引起脱水电场的倒塌，从而严重影响油田原油外输。
发明内容
（一）所要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题是提供一种原油电脱水用高阻抗交直流叠加高压供电装置，为解决传统电脱水存在的脱水效率低、高压电场倒塌过程中冲击电流高、供电装置经常损坏和脱水电场恢复时间长等问题
（二）技术内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种原油电脱水用高阻抗交直流叠加高压供电装置，所述装置包括直流高压发生回路和交流高压发生回路，所述直流高压发生回路包括直流调压单元、限流电抗器、升压变压器、高压整流单元和高压电容器，低压交流电源经直流调压单元输出至限流电抗器后，经升压变压器升压并通过高压整流单元整流成直流高压；所述的交流高压发生回路由交流调压单元、限流电抗器、升压变压器和偏磁调压模块构成，低压交流电源经交流调压单元调压输出至限流电抗器后，经升压变压器升压输出交流高压；
所述直流高压回路和交流高压回路在高压侧进行级连，在HVout1和GND两个端口之间输出交直流叠加高压电源；所述直流高压产生回路和交流高压产生回路在低压侧均在调压单元与升压变压器之间接一个限流电抗器，以防止高压侧负载突发短路时引起的电流过冲；
直流高压发生回路和交流高压发生回路的输出电压幅值可分别由直流调压单元和交流调压单元控制，起到调节交直流叠加电压幅值及成分比的作用。
优选地，交流高压发生回路中升压变压器由W1、W2、W3、W4四个线圈构成，其中线圈W3用于检测变压器铁芯中磁通变化所感应的交流电压，线圈W4用于调节直流偏磁，偏磁调控模块通过对线圈W3信号进行检测，判断交流回路中升压变压器是否存在直流偏磁，并控制W4中的直流电流幅值，以产生直流磁通来抵消W2中直流电流所产生的直流磁通，以防止变压器出现直流偏磁。
优选地，所述偏磁调压模块是由移相压模块、整流模块、稳压模块、功率放大模块、隔离触发模块、移相控制模块、DSP控制系统、电流控制单元、电源模块和信号调理采集单元组成，信号调理采集单元对输入信号进行调理和模数转换后送给DSP控制系统，DSP控制系统对信号进行实时分析，根据分析结果判断交流回路中升压变压器是否存在直流偏磁，然后通过控制移相调压模块和功率放大模块的输出，来防止升压变压器出现直流偏磁。
（三）有益效果
本发明提供一种原油电脱水用高阻抗交直流叠加高压供电装置，可有效实现对高含水原油和低高含水原油脱水电场的分别建立，以消除高含水原油乳化液中稳定导电水涟的形成，保证脱水电场的稳定性，并提高原油的脱水效率并降低脱后原油的含水率。
附图说明
图1为本发明实施例原油电脱水用高阻抗交直流叠加高压供电装置结构框图；
图2为本发明实施例中偏磁调控模块的功能流程图。
图中：
1.直流高压回路；2.交流高压回路；3.直流调压单元；4.直流回路限流电抗器；5.直流回路升压变压器；6.高压整流单元；7.高压电容；8.交流调压单元；9.交流回路限流电抗器；10.交流回路升压变压器；11.偏磁调控模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是用来限制本发明的范围。
如图1所示，本实施方式所述的原油电脱水用高阻抗交直流叠加高压供电装置，由直流高压发生回路1和交流高压发生回路2构成；所述的直流高压发生回路1由直流调压单元3、限流电抗器4、升压变压器5、高压整流单元6和高压电容器7组成，AC220V交流电源经直流调压单元输出至限流电抗器后，经升压变压器将低压升至高压，后经高压整流单元整成高压直流，由输出端HVout1和HVout2输出；所述的交流高压发生回路2由交流调压单元8、限流电抗器9、升压变压器10和偏磁调控模块11构成，AC220V交流电源经交流调压单元调压后，输出到升压变压器原边W1，升压变压器副边W2输出的高压由输出端HVout2和GND输出高压交流。
所述直流高压发生回路1中高压整流单元6输出端DC2与交流高压发生回路2中升压变压器10副边绕组W2的一端相连接，构成串连电路，在HVout1和GND两个端口输出直流叠加交流的高压电源。
所述的直流高压发生回路1中直流调压单元3与升压变压器5之间接一个限流电抗器L1，交流回路中交流调压单元与升压变压器之间接一个限流电抗器L2，以防止高压侧负载突发短路时引起的电流过冲，以到保护装置的目的。同时，直流高压发生回路1和交流高压发生回路2的输出电压幅值可分别由直流调压单元和交流调压单元控制，起到调节直流叠加交流电压幅值及成分比的作用。
如图1所示，交流高压发生回路2中升压变压器T2由W1、W2、W3、W4四个线圈构成，其中W3用于检测变压器铁芯中磁通变化所感应的交流电压，以此来判断变压器高压侧线圈W2中是否流有直流电流；线圈W4用于调节直流偏磁，该线圈中的直流电流由偏磁调控模块来控制，该模块通过对线圈W3信号的检测，判断升压变压器T2中铁芯的偏磁情况，并控制W4中的直流电流所产生的磁通来抵消W2中所产生的直流磁通，防止变压器出现直流偏磁。
如图2所示，所述的偏磁调压模块是由移相压模块、整流模块、稳压模块、功率放大模块、隔离触发模块、移相控制模块、DSP控制系统、电流控制单元、电源模块和信号调理采集单元组成。电源模块为偏磁调控模块提供供电电源；信号调理采集单元对输入信号进行调理和模数转换，转换后的数字信号送给DSP控制系统，DSP控制系统对信号进行实时分析，根据分析结果判断交流回路中升压变压器是否存在直流偏磁，然后通过移相控制模块和隔离触发模块控制移相调压模块，来控制输出电压的大小，后经整流模块将该交流电压整流成直流电压，并经过稳压模块进行稳压；同时DSP控制系统通过电流控制单元来控制功率放大模块，该模块输出直流电流经DC1端口和DC2端口送给升压变压器T2的W4线圈，来控制并防止升压变压器T2中铁芯出现直流偏磁。
通过对两路交流调压模块输出电压的调节，来控制高阻抗交直流叠加高压供电装置的直流电压和交流电压的比值。为防止交流回路升压变压器高压侧线圈流有直流电流分量时造成变压器磁路的饱和，在交流回路升压变压器的低压侧配置防止变压器磁芯饱和的退磁线圈，退磁线圈通有直流电流，该电流幅值由直流调压模块控制，直流调压模块根据测量线圈反馈的信号判断变压器磁路中偏磁大小，通过对退磁线圈施加直流电流来建立反向磁通，以消除变压器铁芯的直流偏磁。
高阻抗交直流叠加高压供电装置，应用于大庆油田采油七厂葡三联合站，应用结果如下：
经过一年多的现场应用及试验，采用高阻抗交直流叠加高压供电装置，有效降低电脱水运行电流，改善电脱水运行稳定性，提高原油脱水质量，降低脱水电流40%，运行功耗降低39%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种原油电脱水用高阻抗交直流叠加高压供电装置，其特征在于，所述装置包括直流高压发生回路和交流高压发生回路，所述直流高压发生回路包括直流调压单元、限流电抗器、升压变压器、高压整流单元和高压电容器，低压交流电源经直流调压单元输出至限流电抗器后，经升压变压器升压并通过高压整流单元整流成直流高压；所述交流高压发生回路由交流调压单元、限流电抗器、升压变压器和偏磁调压模块构成，低压交流电源经交流调压单元调压输出至限流电抗器后，经升压变压器升压输出交流高压；
所述直流高压回路和交流高压回路在高压侧进行级连，在HVout1和GND两个端口之间输出交直流叠加高压电源；所述直流高压产生回路和交流高压产生回路在低压侧均在调压单元与升压变压器之间接一个限流电抗器，以防止高压侧负载突发短路时引起的电流过冲；
直流高压发生回路和交流高压发生回路的输出电压幅值可分别由直流调压单元和交流调压单元控制，起到调节交直流叠加电压幅值及成分比的作用；
其中，所述交流高压发生回路中升压变压器由W1、W2、W3和W4四个线圈构成，其中线圈W3用于检测变压器铁芯中磁通变化所感应的交流电压，线圈W4用于调节直流偏磁，偏磁调控模块通过对线圈W3信号进行检测，判断交流回路中升压变压器是否存在直流偏磁，并控制W4中的直流电流幅值，以产生直流磁通来抵消W2中直流电流所产生的直流磁通，以防止变压器出现直流偏磁。
2.根据权利要求1所述的原油电脱水用高阻抗交直流叠加高压供电装置，其特征在于，所述偏磁调压模块是由移相压模块、整流模块、稳压模块、功率放大模块、隔离触发模块、移相控制模块、DSP控制系统、电流控制单元、电源模块和信号调理采集单元组成，信号调理采集单元对输入信号进行调理和模数转换后送给DSP控制系统，DSP控制系统对信号进行实时分析，根据分析结果判断交流回路中升压变压器是否存在直流偏磁，然后通过控制移相调压模块和功率放大模块的输出，来防止升压变压器出现直流偏磁。
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