脉冲电脱水技术介绍

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电脱盐技术介绍

谢谢欢迎探讨！
1、水平电极板
2、垂直电极板
3、鼠笼式电极板
4、交流电变压器
5、直流电变压器
6、交直流电变压器
7、脉冲电变压器
三、电破乳原理
•偶极聚结 •电泳聚结 •振荡聚结
1、偶极聚结
2、电泳聚结
3、振荡聚结
四、脉冲电脱盐技术
1、脉冲参数
•脉冲电压峰值 •脉冲频率
周期 T = Ton + Toff 频率 f = 1/T • 占空比占空比 C = Ton /( Ton + Toff )
• 节能控制
当选择节能模式时，CPU通过限制电压、频率、占空比，达到节能目的。节能模式时，最大占空比为32%，其他功能不变。
• 电场击穿保护跟踪控制
当工况变化导致电场发生击穿时，微电脑控制器可
自动调节电压和电流，既保护设备不损坏，又使设备能自动恢复工作。控制曲线如下图：
说明： 1）t1 时刻发生击穿，微电脑控制器封锁输出。 2）t2 时刻，微电脑控制器解除封锁。t2-t1=0.1s 3）t3 时刻，输出电压恢复到 95%击穿电压。t3-t2=3～5 s 4）t3—t4，输出电压保持95% 击穿电压。t4-t3=10 s 5）t4 时刻, 恢复正常控制功能，直至下一次发生击穿。
电脱盐技术介绍
2010年4月
一、电脱盐工艺过程
注水
溶解原油中的盐类
注破乳剂、加高压电
原油
混合
关键一
脱出原油中盐类和固定杂质
破乳
关键二
油水分离
二、现有电脱盐技术
• 极板结构：两层极板、三层极板、鼠笼极板、吊挂极板等。
• 供电方式：交流电场、直流电场、交直流电场、脉冲电场等。

电脱水原理结构脱水效果因素和发展的介绍

弱电场的效率
电脱水技术的发展
电脱水技术的发展
电脱水技术的发展
电脱水技术的发展
电压
电压
交流电脱水
时间
高频脉冲脱水
时间
电脱水技术的发展
脱水和脱盐的目的，脱水和脱盐在同一装置内完成。
电动态脱盐技术主要包括电场强度控制技术、
LF13-2DPP电脱水器设计回顾
1.2010年12月27日盛开移位及后续工作，132DPP增加电脱水器 2.2010年12月31日，P&ID草图及含水0.5%核算，一级电脱可以满足原油指标要求 3.2011年1月7日，根据LF13-2及LF7-2配产数据，生产水含盐量存巨大误差（35304mg/l） 4.2011年1月29日按照0.5%，1500ppm，进口原油含水10%核算后电脱水器原油处理能力 168m3/d
谢谢！
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电脱水ห้องสมุดไป่ตู้理
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偶极聚结
电脱水原理
F6kl4 E 2a66kE 2a2a l4,k4o
振荡聚结
电脱水原理
+++ -+ -
++-
电脱水原理交直流实现方法
LF13-2DPP电脱电交脱直水流原实理现方法
电脱水原理
电脱水电场方式
直流电场，交流电场，交直流电场
电脱水原理
电脱水方式
1.电脱水原理； 2.电脱水结构； 3.影响电脱水效果因素； 4.电脱水技术的发展
电脱水原理
电脱水原理
在电场中，由于电场对水滴的作用，削弱了水滴界面膜的强度，促进水滴的碰撞，使水滴聚结成粒经较大的水滴，在原油中沉降下来。

电脱水工艺流程及技术参数

电脱水工艺流程及技术参数下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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三元复合驱采出液中频脉冲电脱水技术

— — —— 广— 丁广 —
加电时间／ｓ
—
—
乳时的电源脉冲宽度略大于短路形成时间为最好。
（）脉冲频率对脱水效果的影响。在电场中，３乳状液液滴随电场作不停的振动。当外加电场的频率发生变化时，水颗粒振荡幅度也随之发生变化。当外加电场的振荡频率达到某一数值时，同乳状液中液滴的固有振荡频率相等或接近时，就会发生共振现象。此时，乳状液液滴的振动幅度最大，乳状液液滴处于最不稳定状态。其外表面的油水薄膜易
被机械破坏，并与相邻的水颗粒发生合并，使水颗
粒直径变大。同时，由于水颗粒振动幅度增大，水颗粒间距离相对缩短，使水颗粒间聚结力变大。
３中频脉冲电脱水试验装置的研制
为确定适合三元复合驱采出液脉冲脱水的供电
１采出液导电特点及对电脱水的影响
图１三元复合驱采出液不同化学浓度条件下是的脱水电流曲线（验条件：含水率为１％，温试０
响电场强度的直接因素，脉冲幅度越大，电场强度也越高，反之电场强度越低。选择合适的脉冲幅度，可使电场中既有足够高的电场强度，但又不会
果表明，采用中频脉冲脱水方法处理三元复合驱采出液，具有电场运行稳定、运行能耗
低的特点。

高频脉冲电脱水技术在原油处理中的应用

技术应用与研究随着采出原油含水率的不断增加，油水乳化程度越发严重，而采用常规原油电脱水供电装置在处理乳化剂稳定或表面活性剂中含有导电性物性的原油时，无法形成稳定的电场，常常有短路现象发生，造成工作电场不稳定，影响脱水效果。

而与常规电脱水技术相比，高频高压脉冲电场破乳具有运行稳定、能耗低、分析效果优良以及不易短路等优点，可以有效解决三次采油采出液的脱水处理。

一、高频脉冲电脱水理论分析原油乳状液在电场中脱水时，乳化液的负载特性是容性负载，频率低时分布在乳状液上的电压很低。

当频率增大时电压增大，当增大到一定值时电压趋于不变。

在施加高频电场的瞬间，电压按电容分布，随着时间的持续电压按电阻分布。

当频率低时，分配在乳状液上的电压小，使电场力小；当频率较高时，乳状液形成的电容充放电效果不好，水滴不能很好的响应外电场的变化，脱水效果也不好。

从乳状液电性能可知，任何乳状液都有其临界击穿电场强度，当外加的电场强度超过其临界击穿电场强度时，乳化液会发生短路。

电场消失后，短路消失，不同性质的乳化液其临界击穿电场强度及短路形成的时间和短路消失的时间也不同。

特别是复合驱三次采出液，临界击穿电压低，短路消失时间长，用常规电脱水器很难送电，且经常造成电脱水器电极间短路，对脱水非常不利。

而高频电脱水器的输入电压为高频脉冲，通过调整高频脉冲的频率和占空比，使高频脉输出时间（脉冲宽度）小于短路形成时间，间隔时间大于短路消失时间，也就是说乳状液短路形成之前，高频脉冲就消失了，乳状液短路消失，绝缘性能恢复后再发下一个脉冲。

二、高频脉冲电脱水影响因素分析１．脉冲幅度对脱水效果的影响。

所谓脉冲幅度就是指脉冲电压的峰值。

众报周知，电场强度增大，水颗粒之间的聚结力也相应增大，但聚结力随电场强度的增大也不是无限的。

当电场强度增大到一定程度时，就会发生电分散现象。

即乳化液中的水颗粒在电场的作用下，不是与周边的水颗粒发生凝结，而是逐渐被拉伸，使水滴颗粒变细变长，最后变成两个更小的水颗粒。

电脱水器技术的分析

电脱水器技术的分析07级本科2班冯玉娇200711011217电脱水器技术的分析从地层中开采出的原油不可避免地含有大量的水,给之后的储运、加工环节带来了很多不利影响。

因此必须对采出油进行脱水处理,以保证外输前原油的含水量低于0. 5 %。

采出油中水主要以溶解水、乳化水和悬浮水为主,其中乳化水最为稳定。

特别对于重质油来说,很难利用常规的重力沉降法将其脱除。

人们针对乳化液脱水进行了很多研究,如静电聚结、化学破乳、微波破乳及离心分离等,其中应用最为广泛的首推静电聚结法和化学破乳法。

静电聚结主要适用于W/ O 型乳化液,利用电场将连续相(油) 中分散相(水) 聚结成尺寸较大水滴,使其便于分离。

电脱水技术发展简图见图1 。

着重从电场形式、极板结构与布局、辅助设备以及温度和压力这4 个方面进行简要介绍。

1电场形式电场是电脱水器最主要的组成部分,它的形式直接决定了脱水的效果。

按照供电方式的不同,可将电场大致分为4 类。

1. 1 交流电场交流电场是目前电脱水器中应用最多的电场形式,其频率大多为50 Hz 。

水滴在交流电场中主要发生偶极聚结和振荡聚结。

偶极聚结的原理为水滴在电场作用下发生极化,两端带上不同极性的电荷, 相邻水滴正负偶极相互吸引并发生聚结。

而振荡聚结是指每个极化水滴在交流电场的作用下反复伸缩振荡,使得水滴表面的乳化膜强度削弱,最终合并成大水滴,在重力作用下从原油中沉降出来。

交流电场具有电路简单、无需整流设备的优点, 且由于电流频繁变换,带电颗粒移动受抑制,使得电解反应可逆,不会对设备造成严重腐蚀,因此适合处理含水率较高的原油。

但由于交流电场的电压随时间以正弦规律变化,因此只有部分时间内的电压对脱水有利,处理量及效率均较低。

另外电场中的水滴易沿着电场方向排列形成许多水链,造成电场短路,导致操作不稳定。

1. 2 直流电场相对于交流电场,直流电场的应用不十分广泛。

它主要利用固定的电场,使带有不同极性的水颗粒向着相反的方向运动,从而产生碰撞,形成较大水滴便于沉降。

电脉冲水处理技术

电脉冲水处理技术
电脉冲水处理技术是一种利用电脉冲技术对水进行处理的方法。

它通过在水中施加高压电脉冲，产生强烈的电场和电化学反应，达到水处理的效果。

电脉冲水处理技术具有以下优点：
1. 高效能：电脉冲水处理技术能够在短时间内对水中的杂质进行高效处理，有效去除水中的有害物质、细菌和病毒等。

2. 绿色环保：与传统的水处理方法相比，电脉冲水处理技术无需使用化学药剂，减少了对环境的污染。

3. 节能：电脉冲水处理技术不需要额外的能源，只需耗电少量电能，节约了能源资源。

4. 适用范围广：电脉冲水处理技术适用于各种水源，包括自来水、地下水、工业废水等。

5. 低维护成本：电脉冲水处理技术的设备结构简单，维护成本低，处理效果稳定可靠。

电脉冲水处理技术目前在水处理领域得到广泛应用，特别是在饮用水净化、工业
废水处理和污水处理等方面具有较好的应用前景。

脉冲原油电脱水装置的安装及调试技术

脉冲原油电脱水装置的安装及调试技术【摘要】脉冲原油电脱水装置以紧凑型静电聚结器为外壳，内部垂悬双层平行电极板和工艺管汇，外壳顶部安装变压器及引入电极板高压绝缘线，壳外部安装电器仪表设施和工艺管汇；配套还有配电控制柜和仪表柜，装置安装后对内部电极板进行空载试验，容器试漏和投产前检查。

【关键词】脉冲原油脱水设备安装调试大庆油田开展了三元复合驱油技术，采油使用的大量驱油剂，使采出液的组成和油水乳化状态极为复杂，脱水设备引进了脉冲原油脱水装置，此类设备安装的质量和脱水效果将会直接影响脱水设备的改进和采油产量，因此讲述了此类设备基本构成，安装的过程和调试试运行过程，并提出一些建议和有关注意事项。

1 脉冲原油电脱水设备特点脉冲原油电脱水设备的外壳为紧凑型静电聚结器，其外形为卧式容器，内部构造为双层平行水平式电极，容器上部为电场空间，下部为油水分离空间，中间有水和油水分界面的控制段。

内部还有电极板承重用悬垂绝缘子、悬垂电极托架、高压引线绝缘棒以及罐内进油管，出油管，出水管等；容器顶部还有操作平台和斜梯，变压器和输入高压绝缘引线，同时，还包括放空阀，排气阀，液位开关，界面指示仪等。

配套电气设施有脉冲配电控制柜和仪表柜。

2 脉冲原油电脱水设备安装脉冲原油电脱水装置的安装过程包括工艺设备安装和自控电器仪表安装：工艺设备安装包括静电聚结器的安装，内部电极板安装，操作平台梯子安装，工艺管汇安装，自控电器仪表安装包括变压器安装，高压绝缘引入电线的安装，液位开关和界面仪的安装，电缆敷设安装，配电控制柜、仪表柜安装。

2.1 紧凑型静电聚结器安装紧凑型静电聚结器属于承压设备，其质量需满足压力容器技术质量标准，其安装步骤及安装要求同一般卧式容器安装的有关要求，安装方法参照卧式容器的安装方法，安装质量符合sy4201.3—2007 《石油天然气建设工程施工质量验收规范容器安装工程》。

2.2 内部构件安装容器内部构件的安装主要包括工艺管道的安装，垂悬绝缘子的安装，垂悬平行挂板的安装以及内部其他构建的安装，其中，内部工艺管道和支架在容器制造过程中进行安装。

高频脉冲电脱水性能影响因素的实验研究

高频脉冲电脱水性能影响因素的实验研究房维;韩萍芳【摘要】The acid crude from Tahe oil field is high emulsification, conventional methods could not achieve dehydration effectively. Factors for the performance by high frequency impulse electrostatic dehydration was investigated through one⁃factor at a time and orthogonal experiments. Effects of four factors such as temperature,voltage,frequency,duty cycle in the dehydration processing on dehydration performances were studied.Results indicated that the best conditions were the temperature of 100 ℃,the voltage of 8 kV,the frequency of 4 kHz,and the duty cycle of 70%.%针对塔河油田酸化油乳化程度高，常规方法无法实现深度脱水等现状，通过高频脉冲电脱水单因素和正交实验，对脱水过程中电压、频率、温度和脉宽比4个因素对脱水性能的影响进行研究。

实验结果表明，高频脉冲电脱水的最佳参数为温度100℃，电压8 kV，频率4 kHz，脉宽比70％。

【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(039)001【总页数】4页(P153-156)【关键词】酸化油;高频脉冲;电脱水;脱水性能【作者】房维;韩萍芳【作者单位】南京工业大学生物与制药工程学院，江苏南京 211800;南京工业大学生物与制药工程学院，江苏南京 211800【正文语种】中文【中图分类】TE624.1本实验采用的脱水对象是塔河油田供应的酸化油。

高压脉冲电场干燥预处理技术综述

引犁进行犁耕作业时候，重心最好位于驱动轴前方。

但是，不能过于靠前；否则，不仅犁的入土性能变坏，难以保持犁耕作业的耕深稳定性，而且操纵费力。

如果是配带旋耕机作业，由于驱动力的作用，机组会发生“上跳”“前滑”现象，影响正常工作。

为避免这种现象的发生，重心应位于驱动轴后方的位置，这样就可以保证旋耕机自动入土和耕作深度的一致性。

但是，也不能太靠后；否则，起犁费力，劳动强度大。

最后，经设计确定重心位置为：拖拉机重心距离后驱动轮轴的水平距离为225mm ，重心离地高度为280mm ，拖拉机的重心偏离其纵向对称平面的偏移量为88mm 。

3.6稳定性计算稳定性主要是进行静态稳定性计算，包括抗倾翻、抗滑移的能力，用极限倾翻倾角和下滑临界坡度角计算。

极限倾翻角指拖拉机停放在坡道上而不倾翻的最大坡度角，用下列公式计算。

上坡极限倾翻角μm为μm=arctg⑦下坡极限倾翻角/μm为/μm=arctg⑧横向侧翻极限倾翻角μm为μm=arctg ⑨式中：为拖拉机轴距，为400mm ；为拖拉机重心距离驱动轮轴的水平距离，为225mm ；为重心离地高度，为280mm ；为拖拉机的重心偏离其纵向对称平面的偏移量，为88mm ；为轮距，为400mm ；为轮胎接地印痕宽度，为140mm 。

将数值代数上述公式计算得出：上坡极限倾翻角为38.7°，下坡极限倾翻角为32°，横向侧翻极限倾翻角为33°。

因此，机具在田间道路行驶时，应避免在超出此数值的路况下行走作业，避免倾翻发生事故。

4结束语本研究针对丘陵山区和大棚设计了一种山区小型电动拖拉机装备，使用清洁能源电，节能环保，克服了现有大棚动力机械不适宜燃油动力的缺点，解决了沟梁山坡种植地区劳动力缺乏的问题。

对总体方案进行了分析、设计，确定了整机结构，对牵引力、稳定性、机架、行走装置、电动控制系统、液压提升装置等计算分析，确定了基本参数及结构。

样机经过试验，得知各方面性能均达到了设计要求。

高频脉冲原油电脱水供电装置的研制及应用

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1
理论分析
[ 1, 2]
原油乳化液在电场中脱水时, 乳化液的负载特性是容性负载 . 采用常规电脱水方法 , 频率低时分布在乳状液上的电压很低 , 当频率增大时电压增大 , 当频率增大到一定值时电压渐趋不变. 在施加高频脉冲的瞬间, 电压按电容分布, 随着时间的持续电压按电阻分布 : 当频率较低时, 分配在乳状液上的电压小 , 使电场力变小; 当频率较高时 , 乳状液形成的电容充放电效果不好, 水滴不能很好地响应外电场的变化, 脱水效果也不好. 从乳状液的电性能可知, 任何乳状液都有其临界击穿电场强度, 当外加的电场强度超出其临界击穿电场强度时 , 乳状液会发生短路 , 电场消失后, 短路会消失 , 不同性质的乳状液其临界击穿电场强度及短路形成时间和短路消失时间也不同 . 特别是 3 次采出液临界击穿电压低, 短路消失时间长 , 用常规电脱水器很难送电 , 且经常造成脱水器电极间短路, 对原油脱水非常不利 . 高频脉冲原油电脱水供电装置电路结构图见图 1. 图 1 中, VD1~ VD8 为整流硅堆 , R 为电阻, C 为电容, V1IGBT ~ V4IGBT 为绝缘栅双极晶体管 , T 为高频脉冲变压器 .
电路 , 通过 PWM 驱动电路来保护和控制 IGBT 的输出脉冲的宽度和占宽比. 输出功率为 0~ 50 kVA, 输出电压为 0~ 380V, 输出频率为 1 000~ 20 000 H z( 无级调节 ) , 波形为矩形方波 . 2 2 变压整流器高频脉冲变压整流器由变压器和整流器两部分组成. 高频变压器的高压绕组和低压绕组分别由二个分体线包组成, 并将绕组首尾端加粗, 加大了层间和匝间的绝缘层厚度, 变压器壳体内衬为非磁材料. 整流器由二个反向并联的二极管组成, 且变压器充油时做抽真空处理 , 以提高绝缘强度. 高频脉冲变压整流器的输出功率为 0~ 50 kVA, 输出电压为 0~ 35 kV( 可调 ) , 输出频率为 1 000~ 20 000 Hz( 无级调节) , 波形为矩形方波.

高频脉冲技术简介推介会

六、取得的成果
1、提出了高频脉冲脱水理论，即通过控制高频脉冲输提出了高频脉冲脱水理论，出的的频率和占空比，出的的频率和占空比，既可在乳状液上加较高的电场又可避免短路发生，从而解决三采液脱水难题。场又可避免短路发生，从而解决三采液脱水难题。同时还建立了乳状液液滴在高频脉冲电场作用下的运动变形数学模型。运动变形数学模型。 R-kδx
模拟油微观实验
三采原油动态模拟实验
三采原油动态高频高压实验
六、取得的成果
3、成功研制了100kVA高频脉冲脱水供电装置成功研制了100kVA高频脉冲脱水供电装置 100kVA
2009年胜利设计院院对100kVA高频脉冲脱水装置展开攻关研究，通过攻关取得突破性进展，关键技术难题已得到解决，装置各项技术指标均符合要求。装置主要参数容量：100kVA 电压：0-30kV 电流：0-200A 频率：1000Hz-50000Hz 占空比：10-80%
U（KV）
0
T（μS） μS）
电介质击穿伏秒特性曲线
电压（KV）电压（KV）时间t us）时间t（us） 0
高频脉冲电压波形
四、基本原理
■常规（工频）脱水电源处理复杂原油时电场变化特征：原油从电极常规（工频）脱水电源处理复杂原油时电场变化特征：极附近开始击穿，并向四周扩展，随着时间（µS级的增加，极附近开始击穿，并向四周扩展，随着时间（µS级）的增加，极间原油将会全部击穿，形成短路。油将会全部击穿，形成短路。
地（壳体）电极地（壳体） U（KV）
0 短路击穿
电介质击穿伏秒特性曲线
T（μS） μS）
击穿区
击穿区
电压U 电压U 常规脱水电压过载电流
跳闸

脉冲干燥的原理

脉冲干燥的原理概述脉冲干燥是一种利用脉冲气流对湿物料进行干燥的技术。

相比传统的热风干燥方法，脉冲干燥具有快速、高效、节能的特点，逐渐在食品、化工、医药等领域得到广泛应用。

本文将详细介绍脉冲干燥的原理及其在实际应用中的特点。

传统热风干燥问题传统的热风干燥方法存在一些问题，例如： 1. 能量利用率低：传统热风干燥方法中，热风在排出过程中带走了大量的能量。

2. 干燥速度慢：传统热风干燥方法需要长时间的热风作用才能达到干燥效果。

3. 物料易受损：长时间的高温热风作用会导致物料脱水过度，易使物料产生质量问题。

脉冲干燥原理脉冲干燥利用高压气体在干燥室内产生脉冲流动的原理，快速将湿物料表面的水分剥离，实现快速干燥。

工艺流程脉冲干燥的工艺流程主要包括以下几个步骤： 1. 加热：将湿物料送入干燥装置，通过加热设备将物料温度升高。

2. 脉冲气流作用：通过高压气体产生脉冲流动，在物料表面形成薄膜，使物料剧烈振动。

3. 脉冲气流剥离水分：脉冲气流作用下，水分从物料表面剥离，并被气流带走。

4. 除尘：将带有水分的气流经过除尘装置进行处理，排出干燥后的物料。

脉冲气流生成原理脉冲干燥中的脉冲气流主要通过以下方式生成： 1. 压缩空气：利用压缩空气作为动力源，通过调节压力和流量来控制脉冲气流的强弱。

2. 脉冲阀控制：通过脉冲阀控制气流的开启和关闭，实现脉冲效果的产生。

3. 定向导流：通过定向导流装置将气流引导到物料表面，实现脉冲气流对湿物料的作用。

脉冲干燥的优势相比传统的热风干燥方法，脉冲干燥具有以下优势： 1. 快速干燥：脉冲气流作用下，物料表面的水分迅速剥离，实现了干燥速度的大幅提升。

2. 高能效：脉冲干燥中，脉冲气流可循环利用，减少了能量的浪费，提高了能量利用效率。

3. 保护物料质量：脉冲干燥过程中，干燥温度相对较低，可以减少物料表面的脱水过度，保护物料质量。

4. 干燥均匀性好：脉冲气流的脉动作用可以使物料表面形成均匀的薄膜，实现均匀的干燥效果。

节能高效电脱水器的技术优势

1561　概述电脱水器是原油处理系统中重要的脱水设备，广泛应用于原油生产和炼化领域。

其工作原理是：通过外加电场力的诱导作用下，原油中的水滴发生极化，沿着电场方向运动，水滴相互聚结后粒径变大，在自身重力作用下克服阻力，从原油中沉降分离出来。

鼠笼式脉冲电脱水器以其独特的鼠笼式电极结构和高压脉冲供电方式，在入口原油含水体积分数高达30%～35%的工况下，出口原油含水仅为1%～2%，适应范围非常广泛。

2　产品的技术优势该产品打破了国外电脱水公司在海上平台的垄断地位，在中海油渤海海域某平台成功应用，开创了海上国内电脱水技术替代国外技术的局面。

与传统的平板交直流电脱水器相比鼠笼式脉冲电脱水器具有提高脱水效率、节省运行电耗的特点，目前该技术已在中石化、中石油、中海油三大公司的油田/炼油厂脱水领域得到成功应用。

该产品主要技术优势如下：2.1　鼠笼式电极结构分段多层偏心鼠笼式组合电极由2～3层横断面呈半圆环形的电极组成，相邻两层电极之间形成环形电场，下部形成垂直电场，电极组合件中相邻两层电极之间的间距从顶部到底部逐渐由小增大。

与原有电脱水技术相比，该电脱水罐具有如下优点：（1）由于电极组合件由2～3层横截面为半圆环形的电极组成，所以可以形成多层环形电场和垂直电场，能最大限度地占据罐内的空间，使有效电场的空间增大，且可消除电场死角，使罐内电场利用率提高。

（2）电极组合件中相邻二层电极之间的间距由顶部到底部逐渐增大，所形成的电场的电场强度由顶部到底部逐渐减弱，在横截面上电场强度的分布为“上强下弱”。

在罐体内油料含水量较小的上部区域电场强度大，油料含水量较大的下部区域电场强度较小，因此电场强度分布合理。

2.2　高压脉冲供电方式脉冲电脱水技术与其它电脱水技术相比，最大区别就在于其脱水电场电压的波形不同。

最早的交流电脱水技术是将工频50Hz交流电经变压器升压后输入电脱水罐极板上，构成交变电场，利用交变电场对水滴产生的振荡聚结和偶极聚结而进行脱水。

高频脉冲原油电脱水供电控制技术与装置研制

高频脉冲原油电脱水供电控制技术与装置研制朱宝森;王新宇;陈庆国;魏新劳;王永红【摘要】针对传统电脱水器对原油三次采出液处理困难的难题,提出了高频脉冲原油电脱水的方法,并详细分析了利用该方法进行原油脱水的优点.结合现场脱水工艺的要求,给出了高频脉冲原油电脱水供电装置的实现方案,并开发出以三相全桥可控整流、IGBT全桥逆变为核心的新型高频脉冲原油电脱水供电装置.针对原油电脱水实际应用中经常出现的高压短路现象,提出了长时间范围内的恒流与恒压和短时间范围内过流与过压的双重保护方案,经现场试验验证,该装置具有运行稳定、脱水效率高和节能等优点,实现了设计要求,并满足了油田现场原油电脱水的需求.%To solve the problems of difficult dehydration for the crude oil produced by tertiary oil production technique in conventional electric dehydrator, high-frequency pulse crude oil electric dehydration method is proposed and the advantages of this method is analyzed in detail in this paper. Combining with the requirements of e-lectrie dehydration process in the oil field, the implementation of crude oil dehydration power supply equipment with high-frequency pulse is given, and a new high voltage power supply device is developed based on high-frequency pulsed electric field dehydration , which is mainly constructed by the three-phase full-bridge controlled rectifier and IGBT full-bridge inverter scheme. Dual protection scheme of constant-current and constant-voltage in a long time and over-current and over-voltage in a short time is proposed for the common phenomenon of high voltage short circuit in the practical application of crude oil electric dehydration. The field test results show that the devices developed in thispaper has the advantages of excellent operating stability, high dehydration efficiency and high energy saving rate, which achieve design requirements and meet the needs of the field electric dehydration of crude oil.【期刊名称】《哈尔滨理工大学学报》【年(卷),期】2012(017)004【总页数】5页(P8-12)【关键词】原油;电脱水;高频脉冲【作者】朱宝森;王新宇;陈庆国;魏新劳;王永红【作者单位】哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】TM930.2近年来，我国各大油田已经进入高含水期，原油采出液含水在30%以上，部分油田甚至达到90%．传统的电脱水器对高含水期的原油处理已显得力不从心．特别是三次采油技术推广后，采出液粘度高、乳化严重，组成成分复杂，三次采出液的处理难题一直没有得到有效解决．因此，能否实现三次采出液的高效处理，对我国原油生产特别是老油田的稳产增产具有重大意义［1-3］．现阶段我国大多数油田对采出原油均采用电脱水处理，按照电场类型可分为交流电场脱水、直流电场脱水及交、直流复合电场脱水．工频交流电场脱水应用较早，虽然对油质有较好的适应能力，但是由于每个周期内电场强度只有两个瞬间达到最大值，因此效率较低;直流电场脱水虽然脱水效率较高，但是其对油品的适应能力差，只有原油含水较少时才可适用;交、直流复合电场脱水虽兼具两种优点，但是对工艺流程要求较高，且能耗高．为此，针对高含水期传统电脱水器出现的控制电流大、高压电场不稳定、电场倒塌现象频繁发生等实际问题，提出高频脉冲电场电脱水技术［4］，采用先进的电流、电压控制模式及大功率IGBT开关器件，对新型高频脉冲电源进行了设计，从而实现为高含水期原油脱水提供稳定高效电场［5-7］．高频脉冲电脱水方法是基于常规电脱水方法发展起来的，其脱水机理可用极化吸附理论和碰撞理论来解释．在高频高压脉冲作用下，液滴首先被极化并发生相互吸附，由小水滴经碰撞聚结成较大的水滴，多个大水滴经电场力作用聚结并形成长的液滴链，然后靠重力作用实现油水的分离．在上述脱水过程中，如果有过长的液滴链形成则会使传导电流加大，严重的甚至造成电极间的放电与短路;然而形成的水链也不是越短越好，水链过短时水滴重量过轻无法通过重力沉降，因此脱水效果不明显．在高频脉冲电脱水过程中，水滴成链长度的控制可根据不同油质状况，通过对脉冲电场的幅值、频率、占空比等相关参数的调节，来确定最佳脱水参数，从而实现高效破乳脱水［8］．为了更好的说明脉冲电场的优越性，图1给出了高频脉冲脱水与传统脱水工作波形对比．从图1中可看出脉冲脱水优点如下［9］:1)通过对脉冲幅值的调节，可使输出电压在整个波形范围内均能进行脱水，有效避免了电分散及无效电场作用．2)通过对脉冲频率及占空比的调节，可将输出频率调整于接近乳化液固有频率，提高脱水效率，防止极板间水链引起的短路发生．3)脉冲电场由零开始越变到极大值能够对乳化膜形成最为强烈的冲击．高频脉冲供电电源整机由2部分组成，分别为高频脉冲电源发生器及高频脉冲变压器，其主要技术指标为:供电电源:工频三相380 V;控制输出电压:0～590 V;输出脉冲频率:1～5 kHz;脱水输出电压:0～40 kV;额定容量:50 kVA．高频脉冲供电装置总体结构如图2所示．三相380 V电源电压经整流、逆变后形成高频脉冲，该高频脉冲经高频脉冲变压器升压后，接入脱水罐内电极板建立高频高压脱水电场．系统的电压调节由三相可控整流单元实现，并针对实际原油脱水工况设置了恒流、过流及过压保护功能．为实现对原油电脱水效率的最优控制，逆变及其控制单元具有频率和占空比调节功能;同时还具有过流和过压双重保护功能，以防止高频脉冲变压器的过压输出及由于极板间短路造成主回路器件的损坏．为了使电源输出波形更加平稳、提高电能利用率、得到较高的外输电压，本供电装置主电路采用三相全桥可控整流及IGBT全桥逆变为核心结构，分为三相全桥可控整流电路、滤波电路、单相IGBT逆变电路及高频脉冲变压器．系统主电路原理图如图3所示．图3中，SCRA和DA、SCRB和DB、SCRC和DC为3组大功率可控硅模块;C0为大容量电解电容经串并联组成的平波电容器;VT1和VT4、VT2和VT3为2组大功率IGBT模块;C1为无感电容组成的峰波吸收电容器，防止IGBT开关过程中引起的过冲对器件的损坏;L为高频限流电抗器，其作用为限制高频下容性负载及传输电缆对地电容等产生的容性电流对系统的影响;T为高频脉冲防爆升压变压器．调压控制单元中可控硅触发脉冲的产生通过集成触发器TC787DS来实现，该集成电路具有外接电路简单、运行稳定等优点．三相同步电压经变压器降压并经运算放大器LM324处理后，以方波形式输入TC787DS．移向电压通过控制面板上的调压电位器产生，与恒流保护信号累加后进入内部电路，实现调压及自动恒流功能．采用半控方式脉冲发生器输出脉冲宽度约为1 ms的单调制脉冲串．触发脉冲变压器选用KCB05/K201A脉冲串触发变压器，适用于100 A以下的可控硅触发．TC787DS应用电路如图4所示．3．3．1 变频脉冲的产生变频控制单元是整个控制系统的又一核心，该控制单元中采用脉宽调制控制器SG3525为主控芯片．该芯片功能完善、通用性极强，在各种调频控制电路中应用广泛．基于SG3525的变频控制电路主要功能如下:软启动电路保护芯片不受冲击损坏;通过电阻RK3取值设定输出占空比;DrvA、DrvB为脉冲信号输出端，为主电路中VT1～VT4提供触发脉冲，通过改变触发脉冲的频率实现电源频率在1～5 kHz之间自由调节;Fout为频率信号取样端，外接面板表实时显示输出频率．设计电路如图5所示．SG3525振荡器的振荡频率f满足:式中G为脉宽调制控制器SG3525的引脚5接的电容;RT为引脚6上接的电阻;RD 引脚5和引脚7间电阻为．实际应用中改变CT及RT的值来控制输出脉冲波形的频率．为确保设备运行时频率调节不受现场温度环境的影响，电容CT选用温度特性较好的聚苯电容．设计中电源频率通过RT外接调频电位器来实现频率在指定范围内自由调节［10］．3．3．2 IGBT 的驱动由于SG3525产生的双路驱动信号较弱，在对主电路IGBT进行驱动时必须将驱动信号进行放大．因此选用日本三菱公司的M57962L为IGBT提供驱动，M57962L是一种专门用于大功率IGBT的厚膜集成电路，集驱动、保护等功能于一身，具体应用电路如图6所示．双路驱动信号经SG3525发出后，分别进入2组(每组2支)M57962L控制驱动芯片．引入的驱动信号经内部高速光耦隔离后，由芯片内置的接口电路传输至功率放大极，在输出端产生+15 V开栅和-10 V关栅电压，有效驱动主开关器件的通断．过流信号检测端引脚l外接稳压管DA3及隔离二极管DA2，设置电路保护阀值为8．1 V，对应主电路保护电流81 A．当实际运行电流超过设定值后，芯片认定过流故障，此时脚5经光耦立即输出低电平信号，将IGBT的门极与发射极两端置于负向偏置，可靠关断IGBT．过流同时，故障信号输出端(脚8)输出低电平过流信号，此信号经光耦OA1隔离后控制外部保护电路动作．限流电阻RA4取值10 Ω对应驱动电流值为0．5 A;在IGBT的G、E间并联稳压管ZA2和ZA3及电阻RA5，防止栅极过电压引起的误导通，同时为栅极电容提供放电回路［11］．针对电脱水器在联合站内实际运行过程中经常出现由于高压短路引起的运行电流高、瞬变电流过大、高压电场不稳等问题．分别给出了长时间范围内的恒流与恒压保护以及短时间范围内过流与过压的双重保护方案．3．4．1 电压及电流的检测为了有效避免因高频波形畸变所引起的测量误差，系统采用CHV-50P/800型霍尔电压传感器和CHB-100SF型电流传感器对主回路中电压及电流信号进行测量．传感器输出信号经峰值检波电路处理后，一路送至控制面板表进行显示，另一路作为反馈信号进入控制系统．峰值检波电路如图7所示．由传统的精密全波整流电路改进而来，传感器输出的检测电流信号经取样电阻后变为电压信号，进入峰值检波电路进行信号调理，经峰值检波放大2倍后得到符合显示要求的直流电压信号．为了提高系统输入阻抗，减小输入信号的干扰，可在峰值检波电路输出端接一电压跟随器．3．4．2 恒流保护针对油品较差时，脱水器长期大电流运行问题，在保护控制单元中设置了恒流保护功能，选用仪用放大器实现，其具体应用电路如图8所示．通过增益可变的仪用放大器UB1对反馈信号进行处理以产生相应的恒流信号．运行过程中芯片在电流反馈值低于恒流设定值时不工作;而当反馈值高于设定值时，输入信号被差分放大，放大倍数可由PB1调节．增益关系式为式中，增益调节电位器RG取值为10 kΩ，增益范围约为5～26．输出的恒流保护信号Iadj0与外部调压信号进行累加后进入调压控制单元，从而实现自动恒流功能．3．4．3 过流及过压保护为防止脱水器运行过程中常出现由于“水链”引起的极板间的瞬间短路，及短路恢复后变压器过压输出问题，设计了双路过压及过流保护电路，其原理图如图9所示．经信号检测单元得到的运行电压、电流反馈值与设定保护值进行比较，如果有过压、过流情况发生，比较器输出FAL1高电平故障信号进入继电器互锁电路，立即停止送电．同时OV、OC输出相应故障信号，控制面板上的过压、过流指示灯亮起，直观显示故障状态．3．4．4 继电器互锁装置系统选用面板微型继电器组成互锁电路，该电路具有功耗小、动作快等优点;响应速度可满足保护时间的要求，操作时间约为2 ms，动作时间1 ms，继电器互锁电路如图10所示，其中DA5为续流二极管，在通断电瞬间对继电器线圈进行保护．功率管NA1在高电平故障信号FAL1输入时导通，此时继电器UA3线圈通电，常开触点闭合，为继电器UA4线圈供电，UA4继电器动作后输出一个维持高电平的故障信号到FAL1，进而两继电器形成自锁，对主电路进行可靠保护．当控制面板上复位按钮被按下后，可解除自锁，控制电源重新送电运行．为了验证高频脉冲原油电脱水的脱水效果，于2010年4月在大庆油田某联合站内对该供电装置进行了现场电脱水试验．现场运行情况表明，所开发出的脱水供电装置能自动调节输出的电压和电流，可有效防止由于高压电场倒塌而造成的短路停电事故，其与传统电脱水方法的脱水参数比较如表1所示．由表1可以看出，即使在高频脉冲原油处理量高于工频和直流处理量情况下，高频脉冲脱水后的原油含水率比工频和直流脱水后的原油含水率要低得多，且运行电流比前二者要低，说明本文开发出的高频脉冲原油电脱水具有脱水效率高、节能和运行稳定等优点．随着原油开采力度的加深，原油电脱水要求也在日渐提高．经现场试验验证，新型高频脉冲原油电脱水供电装置与传统电脱水器比较，具有高效、稳定、节能等突出优点，同时可防止原油电脱水过程中的电场垮倒现象发生，特别适用于高含水期，乳化严重的原油乳化液的破乳脱水．王新宇(1984—)，男，硕士，E-mail:wangxinyu21-2004@163．com．【相关文献】［1］张晓华．原油脱水技术研究进展［J］．化工科技，2009，17(5):57-62．［2］陈锋，杨总．乳状液破乳方法综述［J］．石油化工应用，2009，28(2)．［3］贾鹏林，娄世松，楚喜丽．原油电脱盐脱水技术［M］．北京:中国石化出版社，2010．［4］陈维民，陈庆国．脉冲原油电脱水控制装置ZL 200620021367．2［P］．中国:2007-11-14．［5］丁艺，陈家庆．高压脉冲DC电场破乳技术研究［J］．北京石油工学院学报，2010，18(2):27-33．［6］张建．高压脉冲直流电场影响原油乳状液破乳的机理［J］．油气田地面工程，2004，23(1):13．［7］黄松涛，陈家庆，焦向东．高压变频交流脉冲原油脱水电源及其静电聚结特性［J］．高电压技术，2011，37(10)．［8］樊春燕，陈美然．原油电脱水高频高压脉冲电源控制器设计［J］．石油化工自动化，2011，47(2):48-50．［9］林萍萍．矩形波交流原油脱水电源的研制［D］．中国石油大学，2008:37-41．［10］王晓锋，王京梅．基于SG3525的开关电源设计［J］．电子科技，2011，24(6):118-121．［11］刘力涛．IGBT驱动电路研究［J］．电焊机，2011，41(6):83-85．。

高频脉冲电脱水机理浅析

高频脉冲电脱水机理浅　析王凤巢Ξ　张　建　崔景亭胜利石油管理局勘察设计研究院摘　要　高频脉冲电脱水是近几年来发展起来的一种新的电脱水方法。

它是在常规电脱水的电压输出波形上叠加了一个高频脉冲信号而形成的。

它能使原油乳状液中的水颗粒充分吸收足够的能量;使乳状液中的水颗粒的振动幅度增大;使其与相邻的水颗粒碰撞机会增多,以达到提高脱水效率的目的。

主题词　胜利油田　乳状液　高频　电脱水　机理　脱水机理电场中,原油乳状液中两个相邻、粒径相同的水颗粒之间的聚结力为:F=6ΕE2r6d4(1)式中:Ε——原油乳状液的介电常数;E——外加电场的电场强度;d——两颗水颗粒之间的距离;r——水颗粒半径。

从式(1)中不难看出:聚结力F与电场强度的平方成正比;与水颗粒半径的6次方成正比;与水颗粒之间的距离的4次方成反比。

要使水颗粒间的聚结力增大,必须要从以下3个方面着手:(1)提高电场强度;(2)增大水颗粒直径;(3)缩短水颗粒之间的距离。

高频脉冲电脱水方法从以上3个方面都改善了脱水条件,其对电脱水的影响主要表现在以下3个方面。

1　脉冲幅度对脱水效果的影响所谓脉冲幅度就是指脉冲电压的峰值。

众所周知,电场强度增大,水颗粒之间的聚结力也相应增大。

但聚结力随电场强度的增大也不是无限的。

当电场强度增大到一定程度时,就会发生电分散现象。

即原油乳状液中的水颗粒在电场的作用下,不是与周围的水颗粒发生聚结,而是逐渐被拉伸,使水颗粒变细变长,最后变成两个更小的水颗粒。

显然,电分散对脱水是有害的。

脉冲幅度是影响电场强度的直接因素,脉冲幅度越大,电场强度也越高,反之电场强度越低。

选择合适的脉冲幅度,可使电场中既有足够高的电场强度,但又不会导致电分散的发生。

高频脉冲电压输出波形见图1。

图1　高频脉冲电压输出波形2　脉冲宽度对脱水的影响所谓脉冲宽度就是指单个脉冲所持续的时间。

脉冲宽度太小,脉冲持续时间太短,乳状液中的水颗粒没有足够的时间吸收电场中的能量,水颗粒还没来得及发生相应变化,脉冲便消失了。

页岩油处理场站高频脉冲脱水工艺技术应用探讨

页岩油处理场站高频脉冲脱水工艺技术应用探讨【摘要】页岩油凝点高，乳化程度高，采用常规的原油脱水工艺存在处理难度大、处理流程长、处理能耗高等问题，破乳脱水效果达不到要求。

通过在页岩油田地面处理场站建设中引进高频脉冲脱水技术，油井采出液经过油气分离后，进入高频脉冲处理装置内，经过电磁辐射降黏、高频脉冲破乳、高频电场聚结脱水，高频脉冲处理后的原油含水率直接达到交油指标；形成具备页岩油处理工艺简短、设计周期短、建设周期短、工程投资低等优点的建站新模式，相较常规处理场站建设具备较大优势，可大范围推广应用。

【关键词】页岩油处理；高频脉冲脱水装置由于页岩油新开发区块不能第一时间建设联合站，且传统常规地面开发工艺流程（破乳+电脱水）过长不适合建设小型联合站，传统常规原油脱水需要添加破乳剂后进行大罐沉降工艺，沉降时间过长，不能实现快速原油脱水，工艺流程长，提升能耗大。

与常规原油脱水工艺相比，高频脉冲脱水工艺采用高频高压脉冲电场脱水，具有流程短、能耗低、不易短路、脱水效果优良及运行稳定等优点，可以高效满足页岩油脱水处理需求。

一、高频脉冲脱水技术分析高频脉冲脱水技术是新型的油水分离技术，井口采出液经过加热炉加热后进入高频脉冲脱水装置，通过电磁辐射降黏、脉冲破乳、高频电场聚结脱水，无须添加破乳剂或少添加破乳剂即可实现油、水、气的高效分离，处理后的原油含水率≤0.5%，实现达标外输；水中含油≤ 150mg/L ，减轻后续水处理负担。

高频脉冲脱水技术原理详见下图1。

图1：高频脉冲脱水技术原理井口采出液经加热后进入撬装高频脉冲脱水装置，首先经过电磁辐射降粘电极，当磁场作用于原油时，会使原油产生诱导磁矩，抑制蜡晶形成和聚结，使蜡晶以小颗粒形式存在于原油中，原油中的石蜡、胶质、沥青质等抗磁性物质会进行有序排列，同时脉冲磁场可破坏各烃类分子间的作用力，分子通过自身振荡而受到磁感共振，从而使分子振动增强和分子间相互作用减弱，导致分子的聚集状态发生改变，使分子的聚合力减弱，其中的胶质和沥青质以分散相而非缔结相溶解在油中，从而使油粘度降低，增加流动性，通俗形容为石蜡、胶质、沥青质等物质由手拉手不规则的跟着原油走，变成了分散开有规则的跟着原油走；其次经过高频脉冲破乳电极，脉冲电磁场使乳化小水珠在电场中产生振动、变形，当外加电场频率接近界面膜谐振频率时两者形成共振，界面膜因振动、变形幅度增大而破裂，破坏油水混合乳化结合，实现破乳；最后经过高频电场聚结脱水电极，根据电介质（原油乳状液）的击穿伏秒特性，通过调整高频脉冲输出频率和占空比（脉冲时间），使高频脉冲输出时间小于原油乳状液在电极间形成短路击穿时间，在击穿形成前关闭脉冲输出，待绝缘恢复后再发下一个脉冲,利用高频脉冲的特性在电极间加较高的电场又可避免形成短路击穿现象，从而建立起稳定的高频高压电场，油中小水珠在电场作用下产生变形、振动，相互碰撞快速聚结成大水珠，通过重力沉降分离。