[發(fā)明專利]數(shù)字化原油電脫水控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210423675.8
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN102876355A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈新紅;王睛波;賈世祥
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州正邦自動化成套設(shè)備有限公司
• 主分類號: C10G33/02
• 分類號: C10G33/02
• 代理公司: 甘肅省知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心 62100
• 代理人: 馬英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于原油電脫水裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適合于高含水（含水達(dá)95%的原油）、高礦化度和絕緣性能較差的原油脫水的控制系統(tǒng)及控制方法，尤指其中的高壓中頻脈沖全數(shù)子電源。

背景技術(shù)

從地層里開采出來的原油中不可避免地含有大量的水和鹽類,?這對后續(xù)的儲運(yùn)、煉制加工等環(huán)節(jié)帶來了許多負(fù)面影響,?因此在油田一般需要對原油進(jìn)行脫水處理以使其外輸前的含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.5%。原油中的鹽類主要以堿金屬和堿土金屬鹽的形式存在;?水主要以溶解水、乳化水、懸浮水等3種存在形式,其中乳化水較為穩(wěn)定，而難以采用常規(guī)的靜置沉降法去除。迄今為止、人們已針對油水乳化液的分離問題進(jìn)行了大量研究,?在化學(xué)輔助破乳的基礎(chǔ)上又提出了靜電聚結(jié)、離心分離、微波輻射、超聲波、膜分離等措施,?但真正在生產(chǎn)流程中得到廣泛應(yīng)用的首推靜電聚結(jié)法,?相應(yīng)的設(shè)備有電脫水器和電脫鹽器兩大類。利用靜電聚結(jié)作用進(jìn)行原油乳化液的電脫水，不僅經(jīng)濟(jì)性能較好,?而且對周圍環(huán)境也較為友善。

目前各油田大都采用常規(guī)電脫水方法，其所加頻率為50?Hz?的交流或直流高壓，供電方式一般有交流脫水、直流脫水和交—直流脫水，大量使用于油田含水量小于30%，礦化度低的原油脫水。若含水量高于30%，則電極之間容易形成水鏈，造成垮電場，甚至無法投入；而礦化度高的原油，絕緣性能差，也容易造成垮電場。故常規(guī)電脫水裝置不能適應(yīng)高含水、高礦化度的原油處理。對于含水量高于30%的原油，油田一般采用電——化學(xué)方式進(jìn)行脫水，既先用三相分離器加破乳劑對原油進(jìn)行預(yù)脫水，將原油中的含水降到10%以內(nèi)；再用常規(guī)電脫水器進(jìn)行二次脫水，將原油中的含水降到0.2%后輸出；污水中的含油只要低于0.1%，便可排出進(jìn)入污水處理裝置進(jìn)行再處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種數(shù)字化原油電脫水控制系統(tǒng)及控制方法，可處理高含水（含水達(dá)95%的原油）、高礦化度和絕緣性能較差的原油脫水，而且自動化程度高，脈沖電壓幅值、頻率和占空比調(diào)節(jié)精度高、調(diào)節(jié)范圍廣，低能耗、低諧波。

為此，采用如下技術(shù)方案：一種數(shù)字化原油電脫水控制系統(tǒng)，有原油脫水罐體及脫水電源，它還包括基于工業(yè)控制計算機(jī)PCC的控制裝置且所述脫水電源為高壓中頻脈沖電源；該基于工業(yè)控制計算機(jī)PCC的控制裝置通過對所述高壓中頻脈沖電源的脈沖電壓、電流、頻率、占空比的調(diào)整及控制，實(shí)現(xiàn)原油電脫水過程的數(shù)字化控制。

所述高壓中頻脈沖電源包括濾波器、?一、二級濾波電路、整流回路、逆變回路、高壓中頻脈沖變壓器；其連接關(guān)系為：輸入的三相380V交流電信號首先經(jīng)過濾波器濾波處理后進(jìn)入一級濾波回路進(jìn)行進(jìn)一步的諧波濾波，之后進(jìn)入三相全橋整流回路得到電壓可調(diào)的直流電壓信號，該直流電壓信號進(jìn)入二級濾波回路進(jìn)行強(qiáng)濾波后，進(jìn)入逆變回路變?yōu)轭l率及占空比可變的低壓交流脈沖信號,?該低壓交流脈沖信號通過高壓中頻脈沖變壓器升壓為幅值、頻率、占空比可調(diào)的高壓脈沖交流信號，經(jīng)變壓器內(nèi)的硅堆進(jìn)行正負(fù)脈沖截取后，施加于所述原油脫水罐體內(nèi)的極板上。

???所述逆變回路和高壓中頻脈沖變壓器之間連接高精度、變換時間為響應(yīng)時間為5μs的霍爾電流變送器和10μs的高速檢測模塊。

所述一級濾波電路包括三相交流電抗器和電容；電容兩兩并聯(lián)后分別并接在電抗器的AB、BC、CA出線端。

所述二級濾波電路包括雙直流電抗器和多個電容；多個電容分別并接在所述雙直流電抗器的出線端DC+、DC-之間。

所述二級濾波電路中電容為大容量電容。

所述控制系統(tǒng)有工業(yè)以太網(wǎng)接口。

一種數(shù)字化原油電脫水控制系統(tǒng)的控制方法，主要步驟為：a、當(dāng)油品發(fā)生變化導(dǎo)致原設(shè)定參數(shù)不滿足運(yùn)行要求時，如水鏈的產(chǎn)生和絕緣的擊穿時，前期表征為脈沖電流的瞬間增大，檢測脈沖電流的瞬時值，對脈沖的頻率f1和占空比進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時間和調(diào)節(jié)比例按1ms降低1%降低占空比，當(dāng)占空比降低到20%時，則按1ms升高0.1Hz的速度增加頻率；電流恢復(fù)到0.5倍額定電流Ie時延遲50ms恢復(fù)原參數(shù)；b、當(dāng)脈沖電流穩(wěn)定逐步上升至1.5倍額定電流Ie，為中間層形成，開啟加藥泵20min，中間層消除，電流下降到1.2倍額定電流Ie；c、通過排油閥的控制調(diào)節(jié)油水界面，油水界面實(shí)際值小于油水界面實(shí)際值，1s增加閥門增加閥門開度1%；若油水界面實(shí)際值大于油水界面實(shí)際值，1s增加閥門減小閥門開度1%；若油水界面實(shí)際值等于油水界面實(shí)際值，則保持原有的閥門開度。