原油电脱水高重复率高压脉冲发生装置的研制
发布时间：2021-11-15 19:57
随着国内油田逐步进入油田开采中后期,各种强化采油技术先后被推广应用,导致原油乳化严重、采出液的含水率大、油/水过渡层的结构复杂,并引起脱水电流大、脱水电场易倒塌、老化原油处理量加大,使得传统电脱水器的处理能力明显下降。针对上述问题,本文从提高原油破乳效果和原油电脱水效率的角度出发,研制了一种原油电脱水用高重复率高压脉冲发生装置,以提高原油电脱水器对高含水原油、老化原油和油/水过渡层等顽固原油的处理能力,并提高脱水电场的稳定性,具体研究内容包括:（1）依据原油的实际介电参数,仿真分析了在不同极板间距和不同含水率下,平板和圆柱两种典型电极结构的电流变化规律,为高重复率高压脉冲发生装置的设计提供参数依据。（2）结合原油生产现场脱水的实际需求,给出了高重复率高压脉冲发生装置的基本参数,并对该装置的主回路进行了设计,包括可控整流电路、高频逆变电路以及高频脉冲变压器。Pspice的仿真结果表明,所设计的主回路能满足原油电脱水对高重复率高压脉冲发生器的指标要求。（3）设计了基于CPLD和微处理器的高压发生器控制系统,包括:调压控制模块、高频逆变控制模块、数据调理与采集模块、数据通讯模块等。调试结果表...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电源总体电路结构框图
图 2-8 主电路原理图Fig.2-8 Schematic diagram of main circuit图 2-8 中，SCR-A 和 VD-A、SCR-B 和 VD-B，CAR-C 和 VD-C 为大控硅和二极管；C0为滤波电容器；IGBT-1/IGBT-2 和 IGBT-3/IGBT-4 全桥逆变电路的两组大功率 IGBT 模块；T 为脉冲变压器。.1 主电路相关参数的计算及仿真分析由于主电路选取三相 380V/50Hz 供电，三相桥式全控整流电路可知：整流电压平均值：( 2.34~2.45 )(2.34~2.45) 220V 514.8V ~ 539VdU = U= × = (2考虑到电网输出存在 10%波动的情况下，整流输出为 566V~590V。由压器，最大输出电压为 2kV，变压器变比 N：( )2 21 120003.38 ~ 3.57 4560 ~ 590N UNN U= = = = ≈ (2-1脉冲变压器的额定容量为 100kVA，最大输出电流为 50A，脉冲变压
10 100 1000 10000 100000 工作频率（Hz）图 2-16 主要软磁性材料的使用频率范围he utilization frequency range of major soft magne2-16 结合前文对磁芯的要求表明，铁基非对磁导率和饱和磁感应强度很高；在脉宽为具有较高的饱和磁感应强度，铁基纳米晶磁场的变化，较为适用于本文设计的窄脉器磁芯形状变压器磁芯结构主要分为三大类：单开路献[53]研究表明闭合磁芯的漏磁通最小、绕效率高。采用闭合磁芯更符合本文所设计脉常为矩形结构或环形结构，文献[54]研究表出现漏磁现象；相较于矩形结构磁芯，环的铁基纳米合金磁芯多为薄带叠绕成环形
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压脉冲电场中乳化油最佳破乳电场参数[J]. 龚海峰,杨智君,彭烨,张贤明. 高校化学工程学报. 2015(01)
[2]脉冲电场作用下界面张力对乳化油液滴变形振动的影响[J]. 龚海峰,彭烨,张贤明,杨智君,尚浩浩. 石油学报(石油加工). 2014(06)
[3]组合电极电脱水器及复合电场处理老化油工艺[J]. 陈鹏. 油气田地面工程. 2014(08)
[4]高含水油井采出液静置沉降分离装置[J]. 董珂. 油气田地面工程. 2014(02)
[5]电场强度对原油乳化液破乳脱水的影响[J]. 陈庆国,梁雯,宋春辉. 高电压技术. 2014(01)
[6]脉冲电场下W/O乳状液中水滴聚并行为的可视化研究[J]. 孙治谦,王磊,金有海,王振波. 石油学报(石油加工). 2013(05)
[7]原油采出液脱水技术研究进展[J]. 孙培京,尹先清,肖清燕,靖波. 应用化工. 2013(01)
[8]乳状液液滴在高压直流电场中的变形与破裂分析[J]. 白莉,倪玲英,郭长会,魏庆彩. 应用力学学报. 2013(01)
[9]高频脉冲原油电脱水供电控制技术与装置研制[J]. 朱宝森,王新宇,陈庆国,魏新劳,王永红. 哈尔滨理工大学学报. 2012(04)
[10]油水乳状液在电场作用下的力学计算[J]. 刘科,李青,王奎升,何建设. 石油矿场机械. 2012(02)
硕士论文
[1]高压脉冲电场杀菌装备中脉冲升压型高压脉冲发生器研究[D]. 江婷婷.浙江大学 2014
[2]基于脉冲变压器的触发系统研制[D]. 冯希波.华中科技大学 2013
[3]矩形波交流脉冲脱水电源在海洋平台上的应用研究[D]. 侯卫妮.中国石油大学 2010
[4]基于闭合磁环脉冲变压器的紧凑型高压纳秒脉冲发生器[D]. 张瑜.国防科学技术大学 2009
本文编号：3497404
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电源总体电路结构框图
图 2-8 主电路原理图Fig.2-8 Schematic diagram of main circuit图 2-8 中，SCR-A 和 VD-A、SCR-B 和 VD-B，CAR-C 和 VD-C 为大控硅和二极管；C0为滤波电容器；IGBT-1/IGBT-2 和 IGBT-3/IGBT-4 全桥逆变电路的两组大功率 IGBT 模块；T 为脉冲变压器。.1 主电路相关参数的计算及仿真分析由于主电路选取三相 380V/50Hz 供电，三相桥式全控整流电路可知：整流电压平均值：( 2.34~2.45 )(2.34~2.45) 220V 514.8V ~ 539VdU = U= × = (2考虑到电网输出存在 10%波动的情况下，整流输出为 566V~590V。由压器，最大输出电压为 2kV，变压器变比 N：( )2 21 120003.38 ~ 3.57 4560 ~ 590N UNN U= = = = ≈ (2-1脉冲变压器的额定容量为 100kVA，最大输出电流为 50A，脉冲变压
10 100 1000 10000 100000 工作频率（Hz）图 2-16 主要软磁性材料的使用频率范围he utilization frequency range of major soft magne2-16 结合前文对磁芯的要求表明，铁基非对磁导率和饱和磁感应强度很高；在脉宽为具有较高的饱和磁感应强度，铁基纳米晶磁场的变化，较为适用于本文设计的窄脉器磁芯形状变压器磁芯结构主要分为三大类：单开路献[53]研究表明闭合磁芯的漏磁通最小、绕效率高。采用闭合磁芯更符合本文所设计脉常为矩形结构或环形结构，文献[54]研究表出现漏磁现象；相较于矩形结构磁芯，环的铁基纳米合金磁芯多为薄带叠绕成环形
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压脉冲电场中乳化油最佳破乳电场参数[J]. 龚海峰,杨智君,彭烨,张贤明. 高校化学工程学报. 2015(01)
[2]脉冲电场作用下界面张力对乳化油液滴变形振动的影响[J]. 龚海峰,彭烨,张贤明,杨智君,尚浩浩. 石油学报(石油加工). 2014(06)
[3]组合电极电脱水器及复合电场处理老化油工艺[J]. 陈鹏. 油气田地面工程. 2014(08)
[4]高含水油井采出液静置沉降分离装置[J]. 董珂. 油气田地面工程. 2014(02)
[5]电场强度对原油乳化液破乳脱水的影响[J]. 陈庆国,梁雯,宋春辉. 高电压技术. 2014(01)
[6]脉冲电场下W/O乳状液中水滴聚并行为的可视化研究[J]. 孙治谦,王磊,金有海,王振波. 石油学报(石油加工). 2013(05)
[7]原油采出液脱水技术研究进展[J]. 孙培京,尹先清,肖清燕,靖波. 应用化工. 2013(01)
[8]乳状液液滴在高压直流电场中的变形与破裂分析[J]. 白莉,倪玲英,郭长会,魏庆彩. 应用力学学报. 2013(01)
[9]高频脉冲原油电脱水供电控制技术与装置研制[J]. 朱宝森,王新宇,陈庆国,魏新劳,王永红. 哈尔滨理工大学学报. 2012(04)
[10]油水乳状液在电场作用下的力学计算[J]. 刘科,李青,王奎升,何建设. 石油矿场机械. 2012(02)
硕士论文
[1]高压脉冲电场杀菌装备中脉冲升压型高压脉冲发生器研究[D]. 江婷婷.浙江大学 2014
[2]基于脉冲变压器的触发系统研制[D]. 冯希波.华中科技大学 2013
[3]矩形波交流脉冲脱水电源在海洋平台上的应用研究[D]. 侯卫妮.中国石油大学 2010
[4]基于闭合磁环脉冲变压器的紧凑型高压纳秒脉冲发生器[D]. 张瑜.国防科学技术大学 2009
本文编号：3497404
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