專(zhuān)利名稱(chēng)：高頻智能響應(yīng)電脫鹽電源設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油田原油電脫水、煉油廠(chǎng)原油電脫鹽領(lǐng)域，主要適用于高含水、高含 鹽、易乳化的重質(zhì)劣質(zhì)原油的脫鹽脫水。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原油的需求量也越來(lái)越大，油田采用了各種采油新技 術(shù)，加大了開(kāi)采力度和深度，使開(kāi)采出來(lái)的原油性質(zhì)越來(lái)越復(fù)雜，另外煉油廠(chǎng)為了降低成 本，也會(huì)煉制一些落地油及高比重、高粘度、高酸值、高含水量、高含鹽量、易乳化的重質(zhì)劣 質(zhì)原油。在處理這些原油時(shí)現(xiàn)有的電脫鹽技術(shù)通常會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行電流增大，電耗很大，脫鹽脫 水效果也不好，增大了煉廠(chǎng)的煉油成本。目前油田、煉油廠(chǎng)廣泛應(yīng)用的電脫鹽電源主要以下幾種第一種是交流電脫鹽技術(shù)，該技術(shù)采用的是全阻抗交流變壓器，這種變壓器是在 一次側(cè)串聯(lián)了一個(gè)電抗器，目的是為了在電脫鹽罐內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，降低輸入到罐內(nèi)的電壓， 從而保護(hù)變壓器不至于被燒毀，電流越大輸入到罐內(nèi)的電壓越低，而加在電抗器上的電壓 越高，在電抗器上消耗的無(wú)用功率越大，整個(gè)電脫鹽的能耗就高。在油田開(kāi)采初期或煉油廠(chǎng) 煉制性質(zhì)較好的原油時(shí)，這種電源顯示出了它的優(yōu)點(diǎn)，控制維護(hù)簡(jiǎn)單，因?yàn)橛推沸再|(zhì)好，每 噸原油電耗大約為0. 6kWh，也不是很高，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)加工工藝的要求，電脫鹽電場(chǎng)采用兩 層或三層水平電極板，下層電極板通電，上層電極板接地(或者中間電極板通電，上下層電 極板接地)，這樣形成交流電場(chǎng)。如油品一變差，這種電場(chǎng)的破乳能力就會(huì)大大降低，脫后原 油含水含鹽就會(huì)升高，運(yùn)行電流就會(huì)變大，甚至?xí)搪?，電耗隨之增大，脫后效果很難保證， 所以目前煉油廠(chǎng)基本上將這種電場(chǎng)結(jié)構(gòu)改成了交直流電脫鹽技術(shù)。第二種是交直流電脫鹽技術(shù)(專(zhuān)利號(hào)CN93246305.幻，交直流電脫鹽技術(shù)采用防 爆全阻抗交直流變壓器，該變壓器是在原來(lái)交流變壓器的基礎(chǔ)上增加了整流箱，其過(guò)程是 當(dāng)輸出交流電處于正半波時(shí)，電源對(duì)正電極板沖電，輸出交流電處于負(fù)半波時(shí)，電源對(duì)負(fù)電 極板充電。正負(fù)電極板交替與油水界位形成交流弱電場(chǎng)，正負(fù)電極板之間形成直流強(qiáng)電場(chǎng)， 但正負(fù)電極板之間又不直接形成回路，較交流變壓器大大的節(jié)約了電能，每噸原油電耗大 約為0. 18kWh，但同樣存在電流越大，電抗器消耗的無(wú)用功越大，在煉制較差油品時(shí)的電耗 依然很高，電場(chǎng)的脫鹽脫水率降低，也很難達(dá)到脫后含鹽小于:3mg/L的要求。第三種是高速電脫鹽技術(shù)(專(zhuān)利號(hào)CN0120753. 1)，這種技術(shù)電源部分也未作改 到，仍然是全阻抗變壓器，主要是對(duì)罐內(nèi)件進(jìn)行了改進(jìn)，滿(mǎn)足了大處理量的要求，在煉制較 復(fù)雜油品是電耗還是比較高的，也存在破乳不徹底，排水含油等問(wèn)題。另外還有是節(jié)能寬頻帶變壓器(ZL 200820218988. 9)，該變壓器也串聯(lián)了電抗器，同 樣存在耗能問(wèn)題，頻率在5-lOOHz可調(diào)，在這個(gè)范圍的頻率下，是不利于原油乳化液破乳的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是降低煉油的能耗；提高煉制含水高或乳化嚴(yán)重的原油時(shí)的效率。
達(dá)到上述目的的方案是一種高頻智能響應(yīng)控制電脫鹽電脫水電源設(shè)備，它包括 防爆高頻變壓器、電脫鹽電脫水罐，高頻智能響應(yīng)控制柜(包括橋式整流器、電容濾波器、 IGBT模塊、PLC控制保護(hù)回路、電流電壓監(jiān)測(cè)回路)，高壓電引入棒，罐內(nèi)電極板(水平電極 板或者垂掛式電極板)，在電脫鹽脫水罐內(nèi)形成高頻智能電場(chǎng)。本發(fā)明取消了變壓器內(nèi)的電 抗器，利用PLC對(duì)變頻變壓器的運(yùn)行電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，輸?shù)诫妷弘娏鲗⒏鶕?jù)乳化液的性質(zhì)，作 自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而保護(hù)變壓器的安全運(yùn)行。同時(shí)利用大功率電容濾波器避免了工作頻率提高 至高頻段工作時(shí)高頻諧波的產(chǎn)生。高頻智能響應(yīng)控制電脫鹽電脫水電源有兩大突出優(yōu)點(diǎn)節(jié)能；對(duì)乳化液破乳效果 好。之所以節(jié)能是由以下幾點(diǎn)1，取消了變壓器一次線(xiàn)圈串聯(lián)的電抗器，減少了無(wú)用功的消 耗；2，電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定值才會(huì)對(duì)乳化液起破乳作用，太低對(duì)乳化液起不了破乳作用，白白 的浪費(fèi)，太高會(huì)發(fā)生電分散，也不利于聚結(jié)沉降，太高與太低都達(dá)不到破乳效果，只是在做 無(wú)用功，高頻智能響應(yīng)控制電脫鹽電脫水電源將低段與高段全部去掉，僅留下對(duì)乳化液破 乳作用明顯的一段，增大了電源的利用效率，從而節(jié)約電能；3，當(dāng)電源的頻率增加時(shí)，電路 的感抗增加，容抗減??；頻率減小時(shí)，感抗減小，容抗增加，選擇合適的工作頻率達(dá)到容抗與 感抗接近或相等，可使等效電路處在純電阻狀態(tài)，這時(shí)的電路，功率因數(shù)達(dá)到最大，效率也 最高(圖幻；4，采用先進(jìn)的防偏磁技術(shù)，提高高頻變壓器的效率，降低變壓器自身的能耗， 通過(guò)這些措施高頻智能響應(yīng)控制電脫鹽電脫水電源的脫水脫鹽的能會(huì)大大降低，每噸原油 電耗大約為0. 04kWh，為全阻抗變壓器能耗的20%。通過(guò)調(diào)整電源頻率，是電源頻率接近或 等于乳化液的頻率，讓它們共振，從而達(dá)到乳化液破乳的目的。


圖1為本發(fā)明高頻智能響應(yīng)控制電脫鹽電脫水電源示意圖；圖中高頻智能響應(yīng)控制柜1，橋式整流器2，電容濾波器3，PLC保護(hù)器4，IGBT模 塊5，高頻變壓器6，變壓器一次線(xiàn)圈7，變壓器二次線(xiàn)圈8，高壓引入棒9，電脫鹽罐體10，帶 電電極板11，接地電極板12。圖2為高頻智能響應(yīng)控制電脫鹽電脫水電源原理圖。圖中VT1-VT5是IGBT模塊， RL是負(fù)載模擬電阻，Cl是濾波電容，T是高頻變壓器，Nl是一次線(xiàn)圈，N2是二次線(xiàn)圈。圖3為容抗與感抗的等效電路圖中U是變壓器輸出電壓，R電纜的等效電阻，XL是電纜的等效電感，C是電極板 的等效電容，RL是電極板的等效電阻。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1所示一種高頻智能響應(yīng)控制電脫鹽電脫水電源設(shè)有高頻智能響應(yīng)控制 柜1、防爆高頻變壓器6、高壓電引入棒9、電脫鹽電脫水罐體10和電極板11。高頻智能響 應(yīng)控制柜1主要是通過(guò)整流電路、濾波電路、逆變電路、保護(hù)電路、輸出電壓幅值調(diào)整電路、 防偏磁電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓在0-540伏之間可調(diào)，頻率在50-20000HZ之間可調(diào)，其中整流電路 的主要作用是將輸入的三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。本文采用三相全橋可控整流電路，由?流二極管與IGBT器件組成三相整流橋，將輸入的三相380V/50HZ交流電轉(zhuǎn)化為直流電，并 且在0 MOV間連續(xù)可調(diào)；濾波電路的主要作用是對(duì)整流電路輸出的直流電進(jìn)行濾波。濾
4波電容C濾除整流后輸出直流電的電壓波紋，并將電壓保持穩(wěn)定；逆變電路的作用是將整 流濾波后的直流電變?yōu)榉?、頻率及脈寬可調(diào)的矩形波交流，該交流加到主升壓變壓器的 原邊，在其付邊得到高壓輸出，逆變電路的結(jié)構(gòu)型式主要有全橋、半橋、單端正激、單端反激 等電路。為了滿(mǎn)足脫水電源的大功率要求，電源采用圖2所示的全橋逆變電路，由4只IGBT 器件VT1-VT4組成。其中VTl和VT4同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，VT2和VT3同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，兩組開(kāi) 關(guān)管的導(dǎo)通相位角相差180°。輸出電壓幅值調(diào)整電路目的是為了使得輸出電壓連續(xù)可調(diào)， 在Rl兩端又并聯(lián)了一只IGBT器件VT5 (圖幻，通過(guò)PWM方式對(duì)加在主變壓器原邊兩端的電 壓進(jìn)行連續(xù)調(diào)整。 高頻智能響應(yīng)控制電脫鹽電脫水電源是通過(guò)電壓及頻率的調(diào)整，找到一個(gè)比較合 適的電壓及頻率，讓頻率與乳化液的固有頻率相同，與乳化液一起共振，從而達(dá)到破除乳化 液的目的。高頻智能響應(yīng)控制電脫鹽電脫水電源對(duì)罐內(nèi)電極板無(wú)具體要求，可以配合水平 電極板使用，也可以配合垂掛式電極板使用，僅需要調(diào)整頻率將感抗調(diào)整到與電極板的容 抗相等，即可以達(dá)到節(jié)能與破乳的效果，能將原油中的水含量脫至低于0.2%，鹽含量脫至 低于3mg/L。
權(quán)利要求
1.高頻智能響應(yīng)電脫鹽電源設(shè)備，其特征在于該電源設(shè)備主要由防爆高頻變壓器、電 脫鹽電脫水罐，高頻智能響應(yīng)控制柜(包括橋式整流器、電容濾波器、IGBT模塊、PLC控制 保護(hù)回路、電流電壓監(jiān)測(cè)回路)，高壓電引入棒，罐內(nèi)電極板，在電脫鹽脫水罐內(nèi)形成高頻智 能電場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻智能響應(yīng)電脫鹽電源設(shè)備，其特征在于能根據(jù)不同的原 油性質(zhì)，可調(diào)整輸出的電壓及頻率，使電場(chǎng)破乳的效率達(dá)到最大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻智能響應(yīng)電脫鹽電源設(shè)備，其特征在于利用PLC對(duì)變頻 變壓器的運(yùn)行電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，輸?shù)诫妷弘娏鲗⒏鶕?jù)乳化液的性質(zhì)，作自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而保護(hù)變 壓器的安全運(yùn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻智能響應(yīng)電脫鹽電源設(shè)備，其特征在于罐內(nèi)電極板能采 用水平或垂掛式不同的電場(chǎng)結(jié)構(gòu)形式，能達(dá)到同樣的破乳目的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻智能響應(yīng)電脫鹽電源設(shè)備，其特征在于利用大功率濾波 電容，防止高頻諧波的產(chǎn)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻智能響應(yīng)電脫鹽電源設(shè)備，其特征在于調(diào)整適當(dāng)?shù)碾娫?工作頻率，使感抗接近于或等于電極板容抗時(shí)，可使等效電路處在純電阻狀態(tài)，功率因數(shù)達(dá) 到最大，效率也最高，從而節(jié)約電能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高頻智能響應(yīng)電脫鹽電脫水電源，以解決現(xiàn)有的電脫鹽電脫水在處理含水比較高、導(dǎo)電率比較高或乳化比較嚴(yán)重的原油時(shí)所造成的電場(chǎng)電流增大，使煉制原油的電耗增大，以及電場(chǎng)強(qiáng)度下降，使電脫鹽電脫水效果變差等問(wèn)題。它包括電脫鹽脫水罐，罐內(nèi)電極板，高頻智能響應(yīng)控制柜(包括橋式整流器、電容濾波器、IGBT模塊、PLC控制保護(hù)回路、電流電壓監(jiān)測(cè)回路)，防爆高頻變壓器。根據(jù)不同油品的性質(zhì)選擇不同的頻率，在較低電場(chǎng)強(qiáng)度下達(dá)到破乳的目的，從而降低電流，節(jié)約電能。
文檔編號(hào)C10G33/02GK102134504SQ20101010924
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者劉建春, 肖根華 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江(揚(yáng)中)電脫鹽設(shè)備有限公司