專利名稱：一種用于電熱采油中頻電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電熱采油中頻電源，屬于機(jī)電儀表設(shè)備類。
我國(guó)是一個(gè)能源短缺的國(guó)家，能源利用率又很低，因此節(jié)電降耗勢(shì)在必行，目前交流變頻技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但大多應(yīng)用在電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、家用電器等方面。而在油田領(lǐng)域，特別是稠油熱采工藝中對(duì)油井內(nèi)的稠油或高凝油進(jìn)行加熱，以降低粘度防止結(jié)蠟，常用工頻電加熱來(lái)完成，而工頻電加熱存在有單相加熱易造成電網(wǎng)供電不平衡，且耗電量大，同時(shí)熱效率低，70％～80％的熱量消耗在井壁地層中。特別是低產(chǎn)井加熱效率更低，又因使用特種電纜，由于護(hù)套耐溫強(qiáng)度不夠，厚薄不均，或空心抽油桿不規(guī)則，常造成短路影響井正常生產(chǎn)。一種電熱采油專用的中頻電源取代現(xiàn)有技術(shù)條件下的工頻電源，并可以克服以上弊端，降低能耗，經(jīng)檢索中國(guó)專利文獻(xiàn)未見報(bào)道。
本實(shí)用新型目的便是為了克服上述缺點(diǎn)而提供的一種用于采油的中頻電源。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)方式是本實(shí)用新型是在臥式中頻電源柜內(nèi)，裝有一塊中頻控制板、機(jī)芯架、散熱片及變頻主電路、變壓器、電熱電容，工作時(shí)，中頻電源采用交直交變頻工作方式，當(dāng)三相380V交流經(jīng)整流濾波后變換成直流，后經(jīng)橋式逆變電路在程控器的控制下進(jìn)行開關(guān)變換，驅(qū)動(dòng)整流逆變電路如(圖3)所示，控制器9是該系統(tǒng)的核心部件。由控制器產(chǎn)生可變脈寬的頻率信號(hào)，輸送到圖4中的M57962L的13腳，用來(lái)分別驅(qū)動(dòng)U1、U2、U3、U4。將直流電逆變成交流電，經(jīng)圖3中的中頻變壓器T輸出單相中頻電，然后再加到加熱電纜上，從而實(shí)現(xiàn)將三相工頻電源變換成單相中頻電源。中頻電源控制板上的A/D轉(zhuǎn)換器(圖中未列)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的作用主要用于將輸入輸出電流傳感器的0～5V直流信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)，用于數(shù)碼顯示及與相應(yīng)的設(shè)定值比較后，進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。以及中頻電源輸出零值短路保護(hù)。該中頻電源在用M57962L驅(qū)動(dòng)IGBT大功率絕緣柵雙極晶體管的同時(shí)，監(jiān)測(cè)其C極電位，在附屬電路的配合下可起到對(duì)自身IGBT的快速保護(hù)。本實(shí)用新型工作方式可歸納為由電網(wǎng)三相380V交流電壓，經(jīng)三相全波整流、濾波，變成直流電壓，然后在將直流電經(jīng)驅(qū)動(dòng)和控制回路逆變成為350-2000Hz的單相中頻電壓后，在由中頻變壓器副邊輸出到油井加熱電纜，從而在保證供電平衡前提下達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是該裝置中的交變中頻電流穿過(guò)空心桿并與空心桿構(gòu)成回路后，在其上面形成很強(qiáng)的集膚效應(yīng)，從而在其上面形成較高的溫度，與現(xiàn)技術(shù)中的工頻電源相比，平均節(jié)電20％～30％左右，另外采用該裝置還解決了由原工頻電加熱系統(tǒng)正常電網(wǎng)供電不平衡問(wèn)題，使用中頻電源，每口井可約電容量40kVA，每年節(jié)約電能20％。此外由于控制板采用了線路板和面板一體化結(jié)構(gòu)，且有過(guò)欠壓保護(hù)及負(fù)載零值短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)功能。
本實(shí)用新型由以下實(shí)施例給出
以下結(jié)合附圖予以說(shuō)明附

圖1本實(shí)用新型裝配圖附圖2本實(shí)用新型變頻主電路方框示意圖附圖3本實(shí)用新型整流逆變電路原理圖附圖4本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)電路原理圖一種用于電熱采油中頻電源，是由臥式中頻柜(1)、以及柜內(nèi)機(jī)芯架(2)、中的中頻變壓器(3)、電熱電容器(4)、電流傳感器(5)、中頻電源控制板(9)、機(jī)芯架、散熱片組成。在中頻電源機(jī)芯上設(shè)有主電路包括三相工頻6、整流濾波7、直流電流8、控制器9、逆變電路10、驅(qū)動(dòng)器11、單相中頻12、變壓器輸出13、單相中頻電壓14、驅(qū)動(dòng)電路板15、吸收電路板16、加熱電纜出口17(圖1)整流電路(D1、D2、D3、)(圖3)、驅(qū)動(dòng)電路(圖4)、逆變電路(U1、U2、U3、U4)(圖3)。其特征在于所述的中頻電源控制板為線路板及面板一體化結(jié)構(gòu)。其外形尺寸266×282×3mm?？刂苹芈吩硎菍㈦妷弘娏餍盘?hào)，經(jīng)放大變?yōu)?～5V信號(hào)后送到集成電路，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換(模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換)后進(jìn)行數(shù)碼顯示，該信號(hào)與相應(yīng)的設(shè)定值比較后，可送出越限信號(hào)、閃耀報(bào)警信號(hào)。也可根據(jù)油井狀況調(diào)節(jié)加熱功率和頻率。機(jī)芯架外型尺寸為305×205×505mm，材質(zhì)為薄鋼板制造，表面進(jìn)行鍍鋅處理；散熱片外型尺寸為286×400×75mm，材質(zhì)為鋁合金，為單片組裝結(jié)構(gòu)，在散熱片上部?jī)蓚?cè)分別有六個(gè)對(duì)稱的直徑為φ14的通孔，(圖中未畫)用來(lái)穿主回路與控制板之間連線；整流逆變電路(附圖4、3)該裝置核心部分為變頻主電路，整個(gè)主電路安裝在散熱片上，線路板上有互為并聯(lián)的整流模塊D1～D3與起逆變作用的IGBT大功率絕緣柵雙級(jí)晶體管、驅(qū)動(dòng)板、相并聯(lián)的快速恢復(fù)二極管V1-V2、濾波電容C5-C8、吸收電容C3-C4、C1-C4為無(wú)感電容、線繞電阻R1-R4、控制電源變壓器T1-T4依次順序電連接，其中電解電容C5-C8容量為10000uF，耐壓450V，該電容安裝在整流電路之后，可起到濾波作用。該電源在組裝時(shí)先將中頻電源控制板和散熱片以及它上面的變頻主電路組裝在機(jī)芯架里邊，然后再裝入臥式中頻柜中，所述的臥式中頻柜，其外形尺寸為136×730×660mm，材質(zhì)為鋼板，鋼板厚度為3mm，分為左右兩格，左路安裝機(jī)芯，右路安裝中頻變壓器(3)和電熱電容，所述的中頻變壓器(3)能起到隔離電源并與負(fù)載匹配作用，其外形規(guī)格φ420×340×48mm，它還具有輸出功率大，噪音低優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)參數(shù)初級(jí)線圈；額定電壓600V，電流170A，額定容量100kVA，次級(jí)線圈額定電壓1000V，電流100A，額定容量100kVA，由角鋼焊制而成的支架，外形尺寸1550×620×660mm，用來(lái)支撐中頻電源。變頻電路工作方式(圖3)。
電路工作原理由電網(wǎng)向主電路輸入三相380V電壓經(jīng)斷路器Q整流模塊D1-D3進(jìn)行全波整流，濾波電容C5-C8濾波后輸出直流電壓530V，在主控板控制下，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路IGBT的U1-U4實(shí)現(xiàn)逆變。IGBT為絕緣柵雙極晶體管，由控制板(圖中未畫)對(duì)輸入輸出電流及輸入電壓檢測(cè)。直流電經(jīng)RCD(R1V1C3、R2V2C4)吸收電路吸收尖脈沖。輸出為350-2000H的單向中頻電壓，到中頻變壓器T的初級(jí)線圈，經(jīng)次級(jí)線圈串聯(lián)一個(gè)電熱電容C后，輸出1000v左右單相中頻電壓，供油井加熱使用，從而完成實(shí)用新型提出的任務(wù)。
權(quán)利要求1.一種用于電熱采油中頻電源，是由中頻柜(1)，及其柜內(nèi)機(jī)芯(2)，以及機(jī)芯上面的中頻電源控制器，散熱片上邊的主電路，中頻變壓器(3)、電熱電容器(4)、電流傳感器(5)組成的；其特征在于所述的機(jī)芯中頻電源控制板為線路板及面板一體化的結(jié)構(gòu)，在中頻電源上有一個(gè)控制器(9)，A/D模擬量、數(shù)字量轉(zhuǎn)換器，該控制器外形尺寸266×282×3mm，散熱片為鋁合金材質(zhì)，外形尺寸為286×400×75mm，為單片組裝。機(jī)芯內(nèi)的散熱片上部?jī)蓚?cè)分別有六個(gè)對(duì)稱直徑為φ14通孔，機(jī)芯內(nèi)變頻主電路安裝在散熱片上，在主電路中有互為并聯(lián)的整流模塊D1-D3和IGBT大功率絕緣柵雙極晶體管，與驅(qū)動(dòng)板上邊的4片57962模塊、快速恢復(fù)二極管V1-V2，無(wú)感電容C1-C4、電容量為1000uF，耐壓450V的電解電容C5-C8，線繞電阻R1-R4及控制電源變壓器T1-T4，順序電聯(lián)結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱采油中頻電源，其特征在于中頻變壓器尺寸為420×340×48mm，里邊的初級(jí)線圈額定電壓為600V電流為170A，額定容量100kVA；次級(jí)線圈額定電壓為1000V電流為100A，額定容量100kVA。
專利摘要一種用于電熱采油中頻電源,它是在機(jī)柜里裝有中頻電源控制板,散熱片及主電路,環(huán)形中頻變壓器與斷路器、電熱電容等,其特征在于該裝置可將三相380V電壓經(jīng)全波整流、濾波、變?yōu)橹绷?然后又將直流電壓逆變成頻率為350—2000Hz單相中頻電壓,輸送給油井加熱電纜,供電熱采油用。此裝置與工頻加熱相比,節(jié)電20%—30%,還可起到電網(wǎng)平衡作用,每口井可減少電容量40kVA,由于主電路中的整流模塊IGBT與吸收電路裝在一塊冷板上,實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)一體化,因此該電源可取代工頻電加熱電源,用于熱力采油之中。
文檔編號(hào)H02M5/44GK2475221SQ9922500
公開日2002年1月30日 申請(qǐng)日期1999年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月6日
發(fā)明者呂長(zhǎng)山, 黃清學(xué), 楊宏君, 侯萬(wàn)雍, 劉芝 申請(qǐng)人:遼寧華孚石油高科技股份有限公司