基于单片机控制的原油电脱水系统的研制

发布时间：2020-09-03 07:40

　　原油脱水是石油生产过程中一个不可缺少的重要环节。由于各地原油组成成分、含水率差异很大,因此各个油田采用的原油脱水方法也不尽相同。其中,电脱水是目前各大油田普遍采用的原油脱水方法之一。电脱水是在含水原油内部建立高压电场,在电场力作用下使原油中水滴的沉降速率大大加快,最终实现油水分离。本课题是针对各大油田对实验室使用的自动化程度较高的小型原油电脱水系统的实际需求而展开的。通过阅读大量文献,结合以往科研实践,设计了一套基于单片机控制的原油电脱水系统,进行了如下工作: 首先,本文对各种原油电脱水方法进行了概述,重点介绍了国内外原油电脱水方法的发展状况。在此基础上,对原油及其乳化液的物理性质进行了阐述,并针对原油乳化液的性质,重点论述了原油电脱水的脱水机理。第二,本文利用电力电子技术、现代控制技术、单片机技术对原油电脱水系统硬件进行了设计与开发。此系统能够进行高压交流与高压直流原油脱水,具有自动调压、自动恒温、过流保护、过压保护等功能。第三,本文对原油电脱水系统的虚拟面板进行了设计。该平台能够将原油脱水过程中电极间油水混合液的电参数变化情况以曲线的形式显示在计算机上,并能够进行试验数据的保存、分析,为研究原油电脱水提供便利。最后,本文利用开发出的系统进行了高压直流、高压交流原油电脱水试验,并对各次试验电极间油水混合液的电参数变化情况进行了分析、比较,试验证明本原油电脱水系统可以应用于各个油田对原油电脱水的科研之中。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TP368.12
【部分图文】：

原理图,外围电路,原理图

锁存器 (74HC373) ：由于 89C51 的 P0 口既是地址总线的低 8 位，又要做数据总线端口，这样只能分时使用。P0 作地址总线输出低 8 位地址后，必须由锁存器锁存起来，然后才能用于数据总线。译码器 (74HC138) ：74HC138 是 3-8 译码器。此类译码器的 8 个输出端最多只有一个为低电平。将 74HC138 不同的输出端与 89C51 外围不同芯片的使能端相连，这样就能通过 89C51 改变 74HC138 的输入来对外围工作芯片进行选择。数据缓冲器 (74HC244) ：选用 74HC244 作扩展输入，是为了解决 89C51与外围设备之间速度不匹配的矛盾，同时起到隔离和缓冲作用。看门狗电路 (IMP813) ：由软件连续发送一定间隔的脉冲，一旦该脉冲停止或漏发，看门狗电路就立即输出一个脉冲信号并将此脉冲接至单片机的复位端，强行使系统复位，恢复程序运行，防止整个系统死机[37]。89C51 单片机外围电路设计如图 3-4 所示。

接线图,接线图

图 3-5 TLC5615 接线图Fig.3-5 The schematic diagram of TLC5615 circuit.4.2 晶闸管触发电路设计传统的原油脱水电压调节装置多由分立元件构成，正、负触发脉冲分两行移相控制，由于元件的分散性，不可能将两路触发脉冲的相位始终保持80°相位差上，这将导致晶闸管导通角不等，使变压器初级出现直流激磁分量。这对变压器的正常运行是极其不利的。为了消除触发脉冲相位不对影响，本装置采用 TCA785 晶闸管移相触发集成电路。TCA785 是德国西门子公司开发的第三代晶闸管单片移相触发集成电路其他芯片相比，TCA785 具有以下优点[41]：1.温度适用范围宽；2.对过零点的识别更加可靠；3.输出脉冲整齐度好，移相范围更宽。TCA785 的基本引脚波形如图 3-6 所示。其中 5 脚为外接同步信号端，检测交流电压过零点。10 脚为片内产生的同步锯齿波，其斜坡最大及最小

波形图,引脚,波形图,双向晶闸管

图 3-6 TCA785 基本引脚波形图Fig.3-6 The waveform of pins of TCA785将 TCA785 的 14 脚和 15 脚输出信号连接到光耦合双向晶闸管驱OC3020 后，对两支双向晶闸管的触发脚进行控制，即可完成对 220 V 的移相控制。具体电路如图 3-7 所示。

【相似文献】