专利名称：原油电脱水高压快脉冲供电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供电装置，具体涉及原油电脱水高压快脉冲供电装置。
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。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较长的稳定沿面放电。同时，原油中的水滴很容易在电场作用下形成稳定的水涟，当水涟发展到贯穿两个电极时将导致持续放电，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等问题。
实用新型内容本实用新型为了解决现有原油电脱水过程中由于水涟的形成而导致高压脱水电极间的持续放电，及由此引起高压脱水电场的倒塌及高压供电装置容量需求增加的问题，从而提出了原油电脱水高压快脉冲供电装置。原油电脱水高压快脉冲供电装置，它包括投切调压执行单元、电压传感器、限流电抗器、高压变压器、第一高压硅堆、第一限流电阻、第一高压电容器、高压快脉冲单元、第二高压硅堆、第二限流电阻、第二高压电容器、电流传感器和微机控制单元，所述的投切调压执行单元的一个电压输出端与限流电抗器的一端连接，该限流电抗器的另一端与高压变压器的初级线圈的一端连接，该高压变压器的初级线圈的另一端与投切调压执行单元另一个电压输出端连接；电压传感器用于检测投切调压执行单元的两个电压输出端之间的电压信号，并且该电压信号输出给微机控制单兀的电压信号输入端；电流传感器用于检测投切调压执行单元输出的电流信号，并且该电流信号输出给微机控制单兀的电流信号输入端，高压变压器的次级线圈的一端与第一高压硅堆的正极连接，该第一高压硅堆的负极与第一限流电阻的一端连接，该第一限流电阻的另一端同时与第一高压电容器的一端和高压快脉冲单元的正极性直流电压输入端连接于节点al ；高压变压器的次级线圈的另一端与第二高压硅堆的负极连接，该第二高压硅堆的正极与第二限流电阻的一端连接，该第二限流电阻的另一端同时与第二高压电容器的一端和高压快脉冲单元的负极性直流电压输入端连接于节点a2，高压快脉冲单元正极直流电压输出端HV+、负极直流电压输出端HV-和直流电压地GND输出端为负载连接端；高压变压器的次级线圈的中间抽头同时与第一高压电容器的另一端、第二高压电容器的另一端和高压快脉冲单元的输入直流电压的电源地连接；微机控制单元的一对正负极高压通断控制信号输出端与高压快脉冲单元的一对正负极高压通断控制信号输入端连接，微机控制单元的一对正负极调压控制信号输出端与投切调压执行单元的一对正负极调压控制信号输入端连接，微机控制单元的一对正负极过流保护信号输出端与投切调压执行单元的一对正负极过流保护控制信号输入端连接。本实用新型所述的原油电脱水高压快脉冲供电装置用于原油电脱水用的高压直流和高压快脉冲分时交替工作的高压供电装置，以有效消除原油电脱水过程中稳定导电水涟的形成，防止持续放电，避免了因高压脱水电场的倒塌及高压供电装置容量需求增加的现象，达到了保证高压脱水电场的稳定建立的目的。
图1为原油电脱水高压快脉冲供电装置的电气原理示意图；图2为高压快脉冲单元的电气原理图；图3为高压快脉冲单元的内部结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一、结合图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的原油电脱水高压快脉冲供电装置，它包括投切调压执行单元1、电压传感器2、限流电抗器3、高压变压器4、第一高压硅堆5、第一限流电阻6、第一高压电容器7、高压快脉冲单元8、第二高压硅堆
9、第二限流电阻10、第二高压电容器11、电流传感器12和微机控制单元13，所述的投切调压执行单元I的一个电压输出端与限流电抗器3的一端连接，该限流电抗器3的另一端与高压变压器4的初级线圈的一端连接，该高压变压器4的初级线圈的另一端与投切调压执行单元I另一个电压输出端连接；电压传感器2用于检测投切调压执行单兀I的两个电压输出端之间的电压信号，并且该电压信号输出给微机控制单兀13的电压信号输入端；电流传感器12用于检测投切调压执行单元I输出的电流信号，并且该电流信号输出给微机控制单元13的电流信号输入端，高压变压器4的次级线圈的一端与第一高压硅堆5的正极连接，该第一高压硅堆5的负极与第一限流电阻6的一端连接，该第一限流电阻6的另一端同时与第一高压电容器7的一端和高压快脉冲单元8的正极性直流电压输入端连接于节点al ；高压变压器4的次级线圈的另一端与第二高压硅堆9的负极连接，该第二高压硅堆9的正极与第二限流电阻10的一端连接，该第二限流电阻10的另一端同时与第二高压电容器11的一端和高压快脉冲单元8的负极性直流电压输入端连接于节点a2，高压快脉冲单元8正极直流电压输出端HV+、负极直流电压输出端HV-和直流电压地GND输出端为负载连接端；高压变压器4的次级线圈的中间抽头同时与第一高压电容器7的另一端、第二高压电容器11的另一端和高压快脉冲单元8的输入直流电压的电源地连接；微机控制单元13的一对正负极高压通断控制信号输出端与高压快脉冲单元8的一对正负极高压通断控制信号输入端连接，微机控制单元13的一对正负极调压控制信号输出端与投切调压执行单元I的一对正负极调压控制信号输入端连接，微机控制单元13的一对正负极过流保护信号输出端与投切调压执行单元I的一对正负极过流保护控制信号输入端连接。本实施方式的有益效果是:通过间歇式高压快脉冲放电来消除脱水器内稳定导电水涟的形成，保证脱水电场的稳定建立，提高原油电脱水质量与效率，并降低脱水供电装置的容量。
具体实施方式
二、结合图2具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一所述的原油电脱水高压快脉冲供电装置的区别在于，高压快脉冲单元8包括第三高压电容器8-10、第一电磁继电器、第四高压电容器8-11和第二电磁继电器，所述的第一电磁继电器包括第一电磁继电器的常开开关8-4和第一电磁继电器的线圈8-12 ;第二电磁继电器包括第二电磁继电器的常开开关8-5和第二电磁继电器的线圈8-13，所述的第三高压电容器8-10的一端与第一电磁继电器的常开开关8-4的一端连接于节点al，该第一电磁继电器的常开开关8-4的另一端与正极直流电压输出端HV+连接，第一电磁继电器的线圈8-12与第二电磁继电器的线圈8-13并联后的两端作为高压快脉冲单元8的一对正负极高压通断输入端与微机控制单元13的一对正负极高压通断输出端连接；第四高压电容器8-11的一端与第二电磁继电器的常开开关8-5的一端连接于节点a2，该第二电磁继电器的常开开关8-5的另一端与负极直流电压输出端HV-连接；第三高压电容器8-10的另一端同时与第四高压电容器8-11的另一端和直流电压地GND输出端连接。本实用新型的工作原理为:单相交流电压AC220经投切调压执行单元I进行调压及投切控制后送至限流电抗器3，然后输出至高压变压器4将低压升压至脱水所需的交流高压，高压变压器4次级线圈采用双绕组中间抽头接地接线方式，其两路高压输出分别接到第一高压硅堆5和第二高压硅堆9，第一高压硅堆5将交流整流成正极性直流并经第一限流电阻6对第一高压电容器7进行充电，第二高压硅堆9将交流整流成负极性直流并经第二限流电阻10对第二高压电容器11进行充电，该正、负极性直流高压输入至高压快脉冲单元8。微机控制单元13的输出分别对投切高压执行单元I和高压快脉冲单元8进行控制，并通过电压传感器2 (VT)和电流传感器12 (CT)分别对主供电回路的电压和电流进行实时监测，根据电压和电流监测值判断高压脱水电极是否有由于水涟而形成高压电极间的短路存在。当无短路存在时利用微机控制单元13控制高压快脉冲单元8内部的两个电磁继电器的常开开关，使高压快脉冲单元8输出高压直流电压；当存在短路时，微机控制单元13发出指令，断开对原油脱水容器的高压直流供电，并对高压快脉冲单元8内部的高压电容器(图3中8-10和8-11)进行充电，当高压电容器(图3中8-10和8-11)充满电压后控制投切调压执行单元I切断主回路的控电，并控制高压快脉冲单元8内部的常开开关(图3中8-4和8-5)闭合，此时高压电容器(图3中8-10和8-11)储存的能量通过高压开关向负载放电，利用放电产生的高能量密度大电流，将脱水电极内的短路水涟冲开，并使脱水容器内的电场得到重新恢复与建立，以保证高压供电装置对脱水容量的稳定供电与脱水。如图3所示，高压快脉冲单元的内部结构为开关安装板8-1、正极高压出线端8-2、负极高压出线端8-3、第一电磁继电器、第二电磁继电器、正极高压进线端8-6、负极高压进线端8-7、第一高压拉杆8-8、第二高压拉杆8-9、第三高压电容器8-10、第四高压电容器8-11和安装底板8-14，第一电磁继电器的常开开关8-4的上端和第二电磁继电器的常开开关8-5的上端固定于开关安装板8-1的下表面，正极高压出线端8-2和负极高压出线端8-3位于开关安装板8-1的上表面，正常情况下第一电磁继电器的常开开关8-4和第二电磁继电器的常开开关8-5高压触头闭合，正、负极性高压由正极高压进线端8-6和负极高压进线端8-7引入，并通过正极高压出线端8-2和负极高压出线端8-3输出接至负载；当脱水电极存在水涟时，第一电磁继电器的线圈8-12和第二电磁继电器的线圈8-13动作，使第一电磁继电器的常开开关8-4和第二电磁继电器的常开开关8-5高压触头断开，此时高压输出被截止，输入的正负极性高压分别对第三高压电容器8-10和第四高压电容器8-11进行充电，脉冲电容器充满电后第一电磁继电器的线圈8-12和第二电磁继电器的线圈8-13被控制弹开,带动第一电磁继电器的常开开关8-4和第二电磁继电器的常开开关8-5闭合，脉冲电容器通过高压开关对负载放电形成正负极性高压快脉冲。
权利要求1.油电脱水高压快脉冲供电装置，其特征在于，它包括投切调压执行单元(I)、电压传感器(2)、限流电抗器(3)、高压变压器(4)、第一高压硅堆(5)、第一限流电阻(6)、第一高压电容器(7)、高压快脉冲单元(8)、第二高压硅堆(9)、第二限流电阻(10)、第二高压电容器(11)、电流传感器(12 )和微机控制单元(13 )， 所述的投切调压执行单元(I)的一个电压输出端与限流电抗器(3)的一端连接，该限流电抗器(3)的另一端与高压变压器(4)的初级线圈的一端连接，该高压变压器(4)的初级线圈的另一端与投切调压执行单元(I)另一个电压输出端连接；电压传感器(2)用于检测投切调压执行单元(I)的两个电压输出端之间的电压信号，并且该电压信号输出给微机控制单元(13)的电压信号输入端；电流传感器(12)用于检测投切调压执行单元(I)输出的电流信号，并且该电流信号输出给微机控制单元(13)的电流信号输入端， 高压变压器(4)的次级线圈的一端与第一高压硅堆(5)的正极连接，该第一高压硅堆(5)的负极与第一限流电阻(6)的一端连接，该第一限流电阻(6)的另一端同时与第一高压电容器(7)的一端和高压快脉冲单元(8)的正极性直流电压输入端连接于节点al ； 高压变压器(4)的次级线圈的另一端与第二高压硅堆(9)的负极连接，该第二高压硅堆(9)的正极与第二限流电阻(10)的一端连接，该第二限流电阻(10)的另一端同时与第二高压电容器(11)的一端和高压快脉冲单元(8)的负极性直流电压输入端连接于节点a2，高压快脉冲单元(8)正极直流电压输出端HV+、负极直流电压输出端HV-和直流电压地GND输出立而为负载连接立而; 高压变压器(4)的次级线圈的中间抽头同时与第一高压电容器(7)的另一端、第二高压电容器(11)的另一端和高压快脉冲单元(8)的输入直流电压的电源地连接； 微机控制单元(13)的 一对正负极高压通断控制信号输出端与高压快脉冲单元(8)的一对正负极高压通断控制信号输入端连接， 微机控制单元(13)的一对正负极调压控制信号输出端与投切调压执行单元(I)的一对正负极调压控制信号输入端连接， 微机控制单元(13)的一对正负极过流保护信号输出端与投切调压执行单元(I)的一对正负极过流保护控制信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的原油电脱水高压快脉冲供电装置，其特征在于:高压快脉冲单元(8)包括第三高压电容器(8-10)、第一电磁继电器、第四高压电容器(8-11)和第二电磁继电器，所述的第一电磁继电器包括第一电磁继电器的常开开关(8-4)和第一电磁继电器的线圈(8-12);第二电磁继电器包括第二电磁继电器的常开开关(8-5)和第二电磁继电器的线圈(8-13)， 所述的第三高压电容器(8-10)的一端与第一电磁继电器的常开开关(8-4)的一端连接于节点al，该第一电磁继电器的常开开关(8-4)的另一端与正极直流电压输出端HV+连接，第一电磁继电器的线圈(8-12)与第二电磁继电器的线圈(8-13)并联后的两端作为高压快脉冲单元(8)的一对正负极高压通断输入端与微机控制单元(13)的一对正负极高压通断输出端连接； 第四高压电容器(8-11)的一端与第二电磁继电器的常开开关(8-5)的一端连接于节点a2，该第二电磁继电器的常开开关(8-5)的另一端与负极直流电压输出端HV-连接； 第三高压电容器(8-10)的另一端同时与第四高压电容器(8-11)的另一端和直流电压地G ND输出端连接。
专利摘要原油电脱水高压快脉冲供电装置，涉及原油电脱水高压快脉冲供电装置。它为了解决原油电脱水过程中高压脱水电极间持续放电，高压脱水电场倒塌及高压供电装置容量需求增加的问题。它是对低压交流进行调压和限流后，经高压变压器进行升压，高压变压器两路高压输出经俩个高压硅堆整流后形成正、负极性的高压直流，并输入至高压快脉冲单元；微机控制单元根据电压和电流监测值判断脱水电极是否有水涟形成，并控制高压快脉冲单元的投切，正常脱水情况下高压快脉冲单元输出正负极性直流，当由于存在水涟而导致短路时，高压快脉冲单元向负载施加间歇式高压大电流脉冲，直至将水涟打开，使脱水容器内的电场得到恢复。本实用新型应用于原油加工过程中。
文档编号H02M9/06GK202931227SQ201220693899
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者陈庆国, 梁雯, 张博, 王新宇, 魏新劳, 王永红 申请人:哈尔滨理工大学