一种双频电脱盐电脱水电源设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种双频电脱盐电脱水电源，以解决现有的电脱盐电脱水在处理聚驱原油时所造成的电场电流增大，使炼制原油的电耗增大，以及电场强度下降，使电脱盐电脱水效果变差等问题。它包括电脱盐脱水罐，罐内电极板，双频控制柜，防爆高频变压器。利用高频破乳和调制低频聚集复合作用，达到较好脱水脱盐的目的。
【专利说明】
一种双频电脱盐电脱水电源设备
所属技术领域
[0001]本发明属于油田原油电脱水、炼油厂原油电脱盐领域，主要适用于聚驱采出的含有大量聚合物的原油的脱盐脱水。
技术背景
[0002]随着世界经济的快速发展，原油的需求量也越来越大，油田采用了各种采油新技术，加大了开采力度和深度，使开采出来的原油性质越来越复杂，尤其是最新的聚驱采油技术，它使用了大量的乳化剂及聚驱液，提高了原油的采出率。但采出的原油含有大量的乳化剂及聚驱液，加大了原油处理的难度。在处理这种原油时现有的电脱盐技术通常会出现运行电流增大，电耗很大，脱盐脱水效果也不好。
[0003]目前油田、炼油厂广泛应用的电脱盐电源主要以下几种:
[0004]第一种是交流电脱盐技术，该技术采用的是全阻抗交流变压器，这种变压器是在一次侧串联了一个电抗器，目的是为了在电脱盐罐内发生短路时，降低输入到罐内的电压，从而保护变压器不至于被烧毁，电流越大输入到罐内的电压越低，而加在电抗器上的电压越高，在电抗器上消耗的无用功率越大，整个电脱盐的能耗就高。在油田开采初期或炼油厂炼制性质较好的原油时，这种电源显示出了它的优点，控制维护简单，因为油品性质好，每吨原油电耗大约为0.6kWh，也不是很高，能够满足现场加工工艺的要求，电脱盐电场采用两层或三层水平电极板，下层电极板通电，上层电极板接地(或者中间电极板通电，上下层电极板接地)，这样形成交流电场。如油品一变差，这种电场的破乳能力就会大大降低，脱后原油含水含盐就会升高，运行电流就会变大，甚至会短路，电耗随之增大，脱后效果很难保证，所以目前炼油厂基本上将这种电场结构改成了交直流电脱盐技术。
[0005]第二种是交直流电脱盐技术(专利号:CN93246305.3)，交直流电脱盐技术采用防爆全阻抗交直流变压器，该变压器是在原来交流变压器的基础上增加了整流箱，其过程是:当输出交流电处于正半波时，电源对正电极板冲电，输出交流电处于负半波时，电源对负电极板充电。正负电极板交替与油水界位形成交流弱电场，正负电极板之间形成直流强电场，但正负电极板之间又不直接形成回路，较交流变压器大大的节约了电能，每吨原油电耗大约为0.18kWh，但同样存在电流越大，电抗器消耗的无用功越大，在炼制较差油品时的电耗依然很高，电场的脱盐脱水率降低，也很难达到脱后含盐小于3mg/L的要求。
[0006]第三种是高速电脱盐技术(专利号:CN0120753.1)，这种技术电源部分也未作改至IJ，仍然是全阻抗变压器，主要是对罐内件进行了改进，满足了大处理量的要求，在炼制较复杂油品是电耗还是比较高的，也存在破乳不彻底，排水含油等问题。
[0007]另外还有是节能宽频带变压器(ZL 200820218988.9)，该变压器也串联了电抗器，同样存在耗能问题，频率在5-lOOHz可调，在这个范围的频率下，是不利于原油乳化液破乳的。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是降低炼制聚驱原油的能耗；提高炼制聚驱原油时的效率。
[0009]达到上述目的方案是:一种双频控制电脱盐电脱水电源设备，它包括防爆高频变压器、电脱盐电脱水罐，双频控制柜(包括:桥式整流器、电容滤波器、IGBT模块、PLC控制保护回路、电流电压监测回路)，高压电引入棒，罐内电极板(水平电极板或者垂挂式电极板)，在电脱盐脱水罐内形成高频智能电场。取消了变压器内的电抗器，用PLC来保护变压器的安全运行，通过调整频率及电压使电场处于最佳破乳状态。
[0010]双频控制电脱盐电脱水电源有两大突出优点:节能；高频破乳与低频聚集的有机结合，达到较好的脱水脱盐效果。之所以节能是由以下几点:1，取消了变压器一次线圈串联的电抗器，减少了无用功的消耗；2，电场强度达到一定值才会对乳化液起破乳作用，太低对乳化液起不了破乳作用，白白的浪费，太高会发生电分散，也不利于聚结沉降，太高与太低都达不到破乳效果，只是在做无用功，双频控制电脱盐电脱水电源将低段与高段全部去掉，仅留下对乳化液破乳作用明显的一段，增大了电源的利用效率，从而节约电能。双频结合之所以能达到较好的处理效果，主要是因为频率与乳化液的固有频率越接近，乳化液越容易破除，一般乳化液的固有在2000-6000HZ之间，可以将双频控制柜的输出的基波频率接近实际的乳化液的固有频率，使乳化液形成共振，降低乳化液的表面张力，使其更容易破除；再通过PLC设置双频控制柜输出电压成周期变化，形成一个5-lOOHz的低频交流调制波，利用交流低频电对水珠有较强的聚集作用，将高频电破乳后得水珠进行聚集，形成破乳聚集的有效结合，达到脱水脱盐的目的。
【附图说明】
[0011]图1为本发明双频控制电脱盐电脱水电源示意图；
[0012]图中:双频控制柜I，桥式整流器2，电容滤波器3，PLC保护器4，IGBT模块5，高频变压器6，变压器一次线圈7，变压器二次线圈8，高压引入棒9，电脱盐罐体10，带电电极板11，接地电极板12。
[0013]图2为双频控制电脱盐电脱水电源原理图。
[0014]图中:VT1-VT5是IGBT模块，RL是负载模拟电阻，Cl是滤波电容，T是高频变压器，NI是一次线圈，N2是二次线圈。
[0015]图3为容抗与感抗的等效电路
[0016]图中:U是变压器输出电压，R电缆的等效电阻，XL是电缆的等效电感，C是电极板的等效电容，RL是电极板的等效电阻。
[0017]图4为调制后的变压器输出波形图。
【具体实施方式】
[0018]参照图1所示一种双频控制电脱盐电脱水电源设有双频控制柜1、防爆高频变压器6、高压电引入棒9、电脱盐电脱水罐体10和电极板11。双频控制柜I主要是通过整流电路、滤波电路、逆变电路、保护电路、输出电压幅值调整电路、防偏磁电路来实现电压在0-540伏之间可调，频率在50-20000HZ之间可调，其中整流电路的主要作用是将输入的三相交流电转变为直流电。本文采用三相全桥可控整流电路，由整流二极管与IGBT器件组成三相整流桥，将输入的三相380V/50HZ交流电转化为直流电，并且在O?540V间连续可调；滤波电路的主要作用是对整流电路输出的直流电进行滤波。滤波电容C滤除整流后输出直流电的电压波纹，并将电压保持稳定；逆变电路的作用是将整流滤波后的直流电变为幅值、频率及脉宽可调的矩形波交流，该交流加到主升压变压器的原边，在其付边得到高压输出，逆变电路的结构型式主要有全桥、半桥、单端正激、单端反激等电路。为了满足脱水电源的大功率要求，电源采用图2所示的全桥逆变电路，由4只IGBT器件VT1-VT4组成。其中VTl和VT4同时导通和关断，VT2和VT3同时导通和关断，两组开关管的导通相位角相差180°。输出电压幅值调整电路目的是为了使得输出电压连续可调，在Rl两端又并联了一只IGBT器件VT5(图2)，通过PffM方式对加在主变压器原边两端的电压进行连续调整。
[0019]双频控制柜内的PLC可以对变压器的基波频率进行设置，使其频率接近乳化液的国有频率，让乳化液进行共振，以达到破乳的目的。同时PLC还会对变压器的输出电压进行调整，使电脱盐的电压成周期性变化，其变化频率在5-lOOHz，接近50Hz交流电的频率，利用低频交流电波将水滴聚集。高频破乳与低频聚集有机结合，更利于聚驱原油的脱水脱盐。双频控制电脱盐电脱水电源对罐内电极板无具体要求，可以配合水平电极板使用，也可以配合垂挂式电极板使用，仅需要调整频率将感抗调整到与电极板的容抗相等，即可以达到破乳与聚集的效果。
【主权项】
1.一种双频电脱盐电脱水电源设备，其特征在于该电源设备主要由防爆高频变压器、电脱盐电脱水罐，双频电源控制柜，高压电引入棒，罐内电极板(水平电极板或者垂挂式电极板)，在电脱盐脱水罐内形成基波频率及调制频率的双频电场。2.根据权利要求1所述的一种双频电脱盐电脱水电源设备，其特征在于能根据不同的原油性质，设定不同的输出电压及频率，利于乳化液破乳，使电源的效率达到最大。3.根据权利要求1所述的一种双频电脱盐电脱水电源设备，其特征在于利用PLC对变频变压器的运行电流进行监测，输到电压电流将根据乳化液的性质，作自动调节，从而保护变压器的安全运行。4.根据权利要求1所述的一种双频电脱盐电脱水电源设备，其特征在于利用PLC对变频变压器的输出电压就行周期性调整，形成调制频率。调制频率控制在5-lOOHz，更接近交流50Hz工频交流电。5.根据权利要求1所述的一种双频电脱盐电脱水电源设备，其特征在于利用高频破乳，调制低频聚集的复合作用达到较好脱水脱盐的目的。
【文档编号】C10G33/02GK105985798SQ201410693119
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月3日
【发明人】肖根华, 张喜华
【申请人】长江(扬中)电脱盐设备有限公司, 江苏三星能源装备有限公司