[實用新型]一種智能型油井加熱雙閉環(huán)中頻電源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420416105.0
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN204065899U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋景龍;姚禹詳
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧浩方天成智能系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務(wù)所(普通合伙) 21229
• 代理人: 屈芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于電源領(lǐng)域，尤其涉及一種用于石油開采中的智能型油井加熱雙閉環(huán)中頻電源。

背景技術(shù)

目前油田中還在使用的普通中頻電源或工頻電源裝置，它無溫度閉環(huán)系統(tǒng)，而是人為的給出功率值給油井加熱，該值是從經(jīng)驗中摸索得來，使得在運行一段時間里，裝置不能顯示功率是偏大還是偏小，若偏大就造成浪費能量，若偏小加熱時間加長，產(chǎn)液效率低下，這種運行狀態(tài)是取決于操作人員的責(zé)任心和工作態(tài)度，不能自動控制。原油有一個最佳的溫度開采點，如果中頻電源能快速、穩(wěn)定地保持油溫在最佳開采點上，則節(jié)能效果和生產(chǎn)效率的綜合指標將處于最佳的狀況。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種實現(xiàn)井口溫度的閉環(huán)控制的智能型油井加熱雙閉環(huán)中頻電源。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的，

一種智能型油井加熱雙閉環(huán)中頻電源，包括控制油井空心抽油桿加熱的中頻電路，中頻電路包括不控整流單元、逆變單元以及中頻變壓器，通過不控整流單元接入工頻電網(wǎng)，還包括：

設(shè)置溫度采樣單元對油井空心抽油桿采集實時溫度；

設(shè)置積分控制器，積分控制器用于將采用溫度與給定溫度進行比較；

設(shè)置驅(qū)動單元，接受積分控制器的比較結(jié)果并轉(zhuǎn)換為脈沖寬度調(diào)制，用于調(diào)節(jié)中頻電路中逆變單元輸出功率的大小，實現(xiàn)采樣溫度下降時，加熱功率能自動地、實時地線性遞增，最后達到系統(tǒng)相對穩(wěn)定運行的狀態(tài)。

進一步地，不控整流單元與逆變單元之間設(shè)置軟啟動單元，軟啟動單元與積分控制器連接，三相交流電經(jīng)不控整流單元，整流成直流電壓，通過軟啟動單元中的電阻限流后給濾波電容充電，在一段時間延時后，由積分控制器輸出脈沖信號，將軟啟動單元中并聯(lián)在電阻上的可控硅觸發(fā)導(dǎo)通，即切除充電限流電阻，直流電壓達到一定值后，逆變單元才開始工作。

進一步地，積分控制器中的積分控制器發(fā)出比較信號讓驅(qū)動單元產(chǎn)生移相控制信號，控制由IGBT功率器件組成的逆變單元導(dǎo)通與關(guān)斷，逆變單元有輸出電壓后，經(jīng)中頻變壓器隔離并升壓后，接到空心抽油桿上，在中頻變壓器輸出側(cè)串有無感電容，與感性負載實現(xiàn)諧振，使裝置的輸出效率最高。

進一步地，逆變單元采用單相全控逆變橋，由兩個半橋電路組合而成，負載跨接在兩個半橋的輸出端之間。

進一步地，該中頻電源在中頻變壓器的輸出端設(shè)置有功率采樣單元，該功率采樣單元與比較積分控制器連接，將取自負載側(cè)的電流，將負載側(cè)的電流信號同樣送到積分控制器，同時積分控制器根據(jù)電流信號對輸出電流進行保護性的控制，防止過電流的出現(xiàn)。

進一步地，該中頻電源在不控整流單元的輸入端設(shè)置電壓采樣單元，該電壓采樣單元信號與積分控制器連接，將電壓信號送到比較積分控制器，經(jīng)過整流、穩(wěn)壓達到與積分控制器的接口電壓相匹配；同時積分控制器根據(jù)電壓采樣信號對輸入電壓進行保護性的控制，防止過電壓的出現(xiàn)。

進一步地，該中頻電路的直流環(huán)節(jié)中由兩根導(dǎo)線引出預(yù)留接口，可以與本油井抽油機的變頻調(diào)速裝置做有機的結(jié)合。

本實用新型的有益效果在于：

本實用新型在保證負載安全的前提下，實現(xiàn)井口溫度的閉環(huán)控制、伴隨出現(xiàn)的是負載閉環(huán)，這就可以控制電加熱的功率一直處于滿足生產(chǎn)的最小能量輸出狀態(tài)；

本實用新型采用頻率跟蹤技術(shù)可以使得逆變單元始終工作在負載近諧振狀態(tài)，使功率能獲得最大值。

本實用新型當檢測溫度與設(shè)定值溫度差值比較大時，特別是在開井階段，需進行快速PID調(diào)節(jié)，這時采用積分控制器，就能有較大的功率輸出，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度；當溫度差值比較小時，還能通過不斷的修改調(diào)整參數(shù)，最終可以做到穩(wěn)定輸出，防止了系統(tǒng)過調(diào)狀態(tài)出現(xiàn)。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實用新型實施例提供的積分控制器的控制原理框圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖1所示，一種智能型油井加熱雙閉環(huán)中頻電源，包括控制油井空心抽油桿加熱的中頻電路，中頻電路包括不控整流單元1、逆變單元2以及中頻變壓器13，通過不控整流單元1接入工頻電網(wǎng)，還包括：

設(shè)置溫度采樣單元8對油井空心抽油桿4采集實時溫度；

設(shè)置積分控制器6，該積分控制器6用于接收溫度采樣單元8并與其內(nèi)設(shè)置的給定溫度進行比較；