基于IGBT的石油感應加熱系統技術方案

本實用新型專利技術公開了基于IGBT的石油感應加熱系統，主要由整流橋電路、以及與整流橋電路依次連接的濾波電路、全橋逆變器、隔離變壓器、加熱負載、石油溫度探測器、IGBT驅動電路構成，所述IGBT驅動電路與全橋逆變器連接。本實用新型專利技術的優點在于：石油中采用感應加熱電源不僅可以應用于空心抽油桿感應加熱系統。還可以應用于復雜小斷塊油田的集輸管道中頻感應電伴熱系統，這對于降低集輸管道的基建投資和運行費用有著重要意義。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及石油感應加熱，具體是指基于IGBT的石油感應加熱系統。
技術介紹
為了開采含膠質浙青、含蠟和凝固點高的“三高”稠油，油田通常采用蒸氣吞吐、化學降粘和熱水射流伴進等方法進行開采，這些方法存在投資高、不便管理等缺點。目前，江蘇油田在開采稠油時，結合自身特點，采用鋼質空心抽油桿感應加熱技術。該技術具有所需設備簡單，井下作業與維修方便；輸入功率可調；便于實現自動控制；沿程加熱均勻，不會產生局部過熱；熱效率高(在油管中心發熱)；不怕停電停抽；延長作業周期；提高生產效率；對環境無污染；使用安全，管理方便；一次性投資較少，資金回收快[I]等特點。根據目前國內的供電模式，空心抽油桿感應加熱系統采用的是工頻感應加熱方 式。為了三相用電平衡，工頻加熱電源將工頻三相交流電中的一相分別經電抗器、電容器列相移相疊加到其它二相，再經變壓器直接變成適于各種加熱要求的單相工頻交流電后連接加熱導體。因而工頻加熱電源成本高、體積大、笨重、效率低。石油中頻感應加熱電源采用IGBT作為逆變開關器件，與常用的工頻加熱電源相比，體積縮小40 %、重量減輕50 %。
技術實現思路
本技術的目的在于提供可以應用于復雜小斷塊油田的集輸管道中頻感應電伴熱的基于IGBT的石油感應加熱系統。本技術的實現方案如下基于IGBT的石油感應加熱系統，主要由整流橋電路、以及與整流橋電路依次連接的濾波電路、全橋逆變器、隔離變壓器、加熱負載、石油溫度探測器、IGBT驅動電路構成，所述IGBT驅動電路與全橋逆變器連接。所述全橋逆變器為采用脈寬調制的零電壓開關電路。所述IGBT驅動電路包括IGBT柵極驅動模塊。所述IGBT柵極驅動模塊的型號為M57962L。石油溫度探測器與IGBT驅動電路之間還設置有控制保護電路。所述整流橋電路為三相整流橋電路。三相整流橋電路將工頻三相交流電整流成直流電，經濾波電路后，由全橋逆變器變換成頻率和占空比在一定范圍內均連續可調的單相中頻交流電，再經隔離變壓器輸出給加熱負載。全橋逆變器采用脈寬調制的零電壓開關電路，具有開關損耗低、電磁干擾小等優點。控制保護電路采用SG3524集成塊，調節電壓以保證輸出信號的死區時聞。輸出信號的脈寬受石油溫度探測器調制.石油的溫度控制在45 70°C。溫度過高易改變石油的化學特性.溫度過低會降低石油的流動性。IGBT柵極驅動模塊的選用IGBT柵極驅動模塊EXB841、M57962L均可用于驅動1200V系列400A以內的IGBT模塊，且具有過流檢測及保護功能。由于EXB841導致IGBT炸管的危險性比M57962L大。因此宜選用M57962L。IGBT的輸入特性與MOSFET相類似。輸入阻抗高。如果驅動電路失去電壓，則IGBT的柵極失去負偏壓。對發射極呈高阻態。此時，一旦有干擾竄至IGBT的柵極，則IGBT模塊的上、下兩管易同時導通。如果IGBT模塊直接與數千微法的濾波電容聯接，那么濾波電容儲存的能量會通過IGBT模塊的上、下管直接釋放，易導致IGBT模塊損壞。因此，感應加熱電源在開機時先接通控制、驅動電路的電源，后將IGBT模塊與濾波電容聯接。在關機時先將IGBT模塊與濾波電容斷開，后關斷控制、驅動電路的電源。本技術的優點在于石油中采用感應加熱電源不僅可以應用于空心抽油桿感應加熱系統。還可以應用于復雜小斷塊油田的集輸管道中頻感應電伴熱系統，這對于降低集輸管道的基建投資和運行費用有著重要意義。附圖說明圖I為本技術系統結構示意圖。·具體實施方式實施例一如圖I所示。基于IGBT的石油感應加熱系統，主要由整流橋電路、以及與整流橋電路依次連接的濾波電路、全橋逆變器、隔離變壓器、加熱負載、石油溫度探測器、IGBT驅動電路構成，所述IGBT驅動電路與全橋逆變器連接。所述全橋逆變器為采用脈寬調制的零電壓開關電路。 所述IGBT驅動電路包括IGBT柵極驅動模塊。所述IGBT柵極驅動模塊的型號為M57962L。石油溫度探測器與IGBT驅動電路之間還設置有控制保護電路。所述整流橋電路為三相整流橋電路。三相整流橋電路將工頻三相交流電整流成直流電，經濾波電路后，由全橋逆變器變換成頻率和占空比在一定范圍內均連續可調的單相中頻交流電，再經隔離變壓器輸出給加熱負載。全橋逆變器采用脈寬調制的零電壓開關電路，具有開關損耗低、電磁干擾小等優點。控制保護電路采用SG3524集成塊，調節電壓以保證輸出信號的死區時聞。輸出信號的脈寬受石油溫度探測器調制.石油的溫度控制在45 70°C。溫度過高易改變石油的化學特性.溫度過低會降低石油的流動性。IGBT柵極驅動模塊的選用IGBT柵極驅動模塊EXB841、M57962L均可用于驅動1200V系列400A以內的IGBT模塊，且具有過流檢測及保護功能。由于EXB841導致IGBT炸管的危險性比M57962L大。因此宜選用M57962L。如上所述，則能很好的實現本技術。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于IGBT的石油感應加熱系統，其特征在于：主要由整流橋電路、以及與整流橋電路依次連接的濾波電路、全橋逆變器、隔離變壓器、加熱負載、石油溫度探測器、IGBT驅動電路構成，所述IGBT驅動電路與全橋逆變器連接。

【技術特征摘要】
1.基于IGBT的石油感應加熱系統，其特征在于主要由整流橋電路、以及與整流橋電路依次連接的濾波電路、全橋逆變器、隔離變壓器、加熱負載、石油溫度探測器、IGBT驅動電路構成，所述IGBT驅動電路與全橋逆變器連接。2.根據權利要求I所述的基于IGBT的石油感應加熱系統，其特征在于所述全橋逆變器為采用脈寬調制的零電壓開關電路。3.根據權利要求I所述的基于IGBT的石油感應加熱系統，其特征在于所述IGB...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賀昶明，
申請(專利權)人：成都科盛石油科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：