脉冲电源使用说明

ACTO
原油电脱盐/水
脉冲电源使用说明
河南阿尔卡托科技有限公司
二零零七年
安全警告！
1、本设备包含高压电气，特别是在可能有爆炸性气体的环境下运行，在仔细阅读本手册及其附属资料并能正确使用前，请不要安装、操作、维修或检查设备。

附属资料包括：电气原理图、安装图、接线图等。

2、在熟悉爆炸性环境下使用电气设备的知识、安全信息以及全部有关注意事项以后使用设备。

3、在本手册中，将安全等级分为危险和注意。

危险！！！：不正确的操作，将导致爆炸、死亡或重伤的发生！
注意！！：不正确的操作，将导致一般或轻微的人身伤害，或者造成设备的硬件、软件损坏、财产损失。

根据情况的不同，注意等级的事项也可能造成严重后果，请遵循两个等级的安全事项，因为他们对于人身安全都是重要的。

4、防止触电危险！！！
●当通电或正在运行时，请不要接触、更换控制箱内部的器件，更不得打开他们的外壳，否则可能会发生严重事件。

●设备请务必良好接地，接地电阻≤4Ω。

●请不要用湿手操作开关。

●包括布线或检查在内的工作都应由专业技术人员进行。

●请不要用过重的应力或用尖锐物体挤压电缆。

5、防止火灾、爆炸与损伤危险！！！
●各端子上所加电压只能是本手册所规定的值，以防止爆裂、损坏等等。

●确认电缆与正确的端子相连接，否则会发生爆裂、损坏等等事故。

●始终应保证正、负极性的正确，以防止爆裂、损坏等等。

●在通电的情况下，严禁打开脉冲变压器的低压和高压接线箱。

6、搬运和安装注意！！
●搬运设备请用正确的工具，避免强烈冲击，以防损伤设备。

●经过运输、搬运后，可能会导致连接松动，在通电前，请务必仔细检查
并紧固。

●按照本手册的要求正确安装设备。

●防止螺丝、电缆碎片、金属碎片等导电物体或油类等可燃性物体进入电
气元件的连接处。

●确保良好接地。

●请在下述环境下使用设备
A、脉冲变压器
（1）Ⅱ类爆炸性气体环境；
（2）环境温度：-10~+50℃；
（3）海拔：≤1000m。

B、电控室内环境
（1）无腐蚀性气体、可燃性气体、油雾和尘埃等等；
（2）环境温度：-10~+50℃；
（3）环境湿度：90%RH以下（不凝露）；
（4）海拔：≤1000m。

7、接线注意！！
请按照本手册的要求正确连接输入电缆和输出电缆，不要改变设备内部原有的接线，否则会造成故障或损坏。

8、试运行注意！！
（1）在设备首次安装或检查、维修后，正式投入运行前，必须试运行。

（2）请检查因运输而导致的接线松动，器件缺损、松动等，在确认完好前，请不要通电试运行。

9、操作注意！！
（1）不要对设备进行改造。

（2）不要拆卸、更换本使用手册中没有记载的部件，否则会造成故障或损坏。

（3）按照规定的范围和方法修改程序，否则会造成故障或损坏，使设备无法运行。

（4）在任何情况下，检查、维修后正式投入运行前，必须试运行。

一、范围
1.1、本手册包含了脉冲电源安装、操作、维修或检查的要求。

二、脉冲电源系统描述
本脉冲电源包括脉冲变压器和输入控制回路，他们由动力电缆、控制电缆、数据电缆连接构成一个完整的系统，总称为脉冲电源。

本脉冲电源是基于微电脑（CPU）控制的强、弱电混合系统，它集成了电力电子、微电脑控制、变频变压等等技术，它能够随时监测电脱盐/水电场电压、电流的大小、变化，显示在操作屏上，以便操作人员随时监控。

同时它能够根据工艺、操作条件（即负载）的变化，自动调节输入电压的大小，实现短路保护、自适应恢复等功能，也能够根据生产的实际需要实现恒压操作等。

本脉冲变压器能够根据负荷的变化改变变压器的输入功率，直至达到最佳的脱盐效果。

它与电抗器的不同之处是功率以时间为基础随脉冲频率和宽度的变化而变化，而不仅仅是通过改变电压来实现。

对其技术原理作如下描述。

网电交流380v50Hz的供电首先通过断路器、可控硅整流器（SRC，作用包括整流和调压），然后进入脉冲变压器内的变频转换器，经过变频、升压、整流后输出，经高压软连接输入电脱盐罐内的电场。

在脉冲变压器内存在检测电路，它连续不断的监测脉冲变压器的输出电压（二次电压、电场电压）和输出电流（二次电流、电场电流），检测的信号送到微电脑控制器中，一方面经处理后送到中央控制室的操作器（操作器可以是：HIM、IPC、DCS等）HIM。

通过HIM可以观察、设置系统的工作电压、工作电流、频率、占空比等。

另一方面微电脑控制器通过和系统额定值和系统设定值进行比较，进而通过调节SRC的导通角，以及脉冲频率、脉冲宽度来调节脉冲变压器的输出功率，以满足安全和生产要求。

根据欧姆定律，施加于电极间的电压一定时（电场电压），电场电流随加工原油的电导而变化。

当加工原油含水量较高（增加），必然导致电场电流较高（增加）。

CPU监测到这种变化显示到操作屏上，同时通过预设程序和系统设备的额定值比较，如果CPU发现电流增加或短路将要超过脉冲变压器的额定容量时，他就指令SRC的导通角减小直至关闭，这样电场电压减小直至为零，电流随之减小直至为零，上述过程在不到0.1秒的时间内完成，从而可以有效的保护设备。

如果CPU发现电流增加或短路将要超过脉冲变压器的额定容量时，他就指令SRC的导通角减小直至关闭，这样电场电压减小直至为零，电流随之减小直至为零，上述过程在不到0.1秒的时间内完成，从而可以有效的保护设备。

当短路或过流情况结束后，CPU发现电流减小，于是指令SRC的导通角增大，电压增加直至恢复设定值或最佳值，过程时间在0.1秒内。

本脉冲电源是峰值电压电流、平均电压电流，脉冲频率、脉冲宽度、占空比多项参数的综合控制，为了便于实际操作的简单明了，进行分段控制，设计为2种运行模式，即正常模式，节能模式。

总之，本脉冲电源是原油电脱盐/水系统的一种智能脉冲供电控制系统。

他不仅在电场间施加了单项脉冲供电，从而改变了电场形态，提高了破乳、脱盐效果，而且，可以根据加工原油品种和操作条件的不同自动达到最佳电场电压、电流，从而实现最佳工艺效果。

它可以通过远程通讯操作实现恒压控制、恒流控制、自动运行、节电模式等。

三、脉冲电源功能
（1）脉冲供电
脉冲电源能够给电脱盐的电极间施加脉冲供电，从而实现脉冲电脱盐。

（2）智能控制
包括短路保护、、自适应控制、负载响应控制、恒压控制、恒流控制、节电模式。

恒压控制：在电脱盐/水的实际生产中油品和操作条件经常变化，也就是说加工油品的电导是经常变化的，在设定电压下，只要运行电流不超过脉冲变压器的额定容量，系统便会保持该运行电压不变，实现恒压运行。

节电模式：系统运行在1/3供电模式下（即1/3的时间供电，2/3的时间停止供电）；
负载响应控制：见2节3段；
其他功能见第2节相关内容。

四、脉冲电源技术性能、参数
4.1 MCDK200/25型脉冲高压电源
4.1.1 脉冲变压器
（1）外形尺寸：1300（宽）*900（厚）*1300（高）；
（2）重量：1500kg；
（3）额定输入：电压：2PH/380V±10%、50Hz，电流：400A（有效值）。

（4）额定输出功率：200KV A（峰值），160KV A(平均值)；
（5）额定输出电压（峰值）：10~35KV，连续可调；
（6）输出电流（峰值）：0.5~9.9A，连续可调；
（7）运行方式：8400小时/年，连续运行；
（8）防护等级：户外部分IP56（标准：GB4209）；
（9）防爆等级：执行标准IEC79、GB3836；
脉冲变压器本体：ExOⅡBT6（充油防爆）（油浸自冷）。

脉冲变压器低压接线盒：Ex dⅡBT6（隔爆型）。

脉冲变压器高压接线盒：ExOⅡBT6（充油防爆）。

4.1.2 电源控制柜（一控三）
（1）外形尺寸：1200（宽）*800（厚）*2250（高）
（2）重量：400KG
（3）额定输入：电压AC380V 电流600A
（4）防护等级：IP23
4.2 MCDK125/40型脉冲高压电源
4.2.1 脉冲变压器
（1）外形尺寸：1300（宽）*900（厚）*1300（高）；
（2）重量：1400kg；
（3）额定输入：电压：2PH/380V±10%、50Hz，电流：230A（有效值）。

（4）额定输出功率：125KV A（峰值），88KV A(平均值)；
（5）额定输出电压（峰值）：10~40KV，连续可调；
（6）输出电流（峰值）：0.1~3.0A，连续可调；
（7）运行方式：8400小时/年，连续运行；
（8）防护等级：户外部分IP56（标准：GB4209）；
（9）防爆等级：执行标准IEC79、GB3836；
脉冲变压器本体：ExOⅡBT6（充油防爆）（油浸自冷）。

脉冲变压器低压接线盒：Ex dⅡBT6（隔爆型）。

脉冲变压器高压接线盒：ExOⅡBT6（充油防爆）。

4.2.2 电源控制柜（一控三）
（1）外形尺寸：1200（宽）*800（厚）*2250（高）
（2）重量：500KG
（3）额定输入：电压AC380V 电流460A
（4）防护等级：IP23
4.3 MCDK90/40型脉冲高压电源
4.3.1 脉冲变压器
（1）外形尺寸：1300（宽）*800（厚）*1200（高）；
（2）重量：1100kg；
（3）额定输入：电压：2PH/380V±10%、50Hz，电流：166A（有效值）。

（4）额定输出功率：90KV A（峰值），63KV A(平均值)；
（5）额定输出电压（峰值）：10~40KV，连续可调；
（6）输出电流（峰值）：0.1~2.3A，连续可调；
（7）运行方式：8400小时/年，连续运行；
（8）防护等级：户外部分IP56（标准：GB4209）；
（8）防爆等级：执行标准IEC79、GB3836；
脉冲变压器本体：ExOⅡBT6（充油防爆）（油浸自冷）。

脉冲变压器低压接线盒：Ex dⅡBT6（隔爆型）。

脉冲变压器高压接线盒：ExOⅡBT6（充油防爆）。

4.3.2 电源控制柜（一控三）
（1）外形尺寸：1200（宽）*800（厚）*2250（高）
（2）重量：400KG
（3）额定输入：电压AC380V 电流335A
（4）防护等级：IP23
五、脉冲电源用途
本脉冲电源专为电脱盐/水设计开发，他和相应的电极排布结构进行组合、连接，可以分别形成：脉冲高效电脱盐（替代交流电脱盐变压器），脉冲高速电脱盐，脉冲交直流电脱盐。

(1) 脉冲高效电脱盐
目前我国的油田和炼油厂大多采用交流电脱盐，在不改变交流电脱盐电内购的情况下，仅仅通过采用脉冲电源替代原来的交流变压器，就能够以最小的投资代价实现脉冲高效电脱盐，从而提升电脱盐系统的加工能力，降低电耗和破乳剂消耗等等。

脉冲电源提供的单向高频脉冲高压施加在电脱盐/水罐内的电极上，构成强大的单项脉冲电场。

包含有微小乳化颗粒的原油逆向进入电场，瞬间的高压脉冲作用于乳化颗粒，使其产生偶极化、聚集、表面膜破裂、合并长大，实现沉降分
离。

同时作用于界面（乳化）泡沫层，有利于消除其影响，减低切水含油。

瞬间高压脉冲作用于乳化颗粒间的电场力可较传统方法提高数倍以上，因此可以提高破乳分离效果，降低脱后含盐、含水、切水含油指标，提高破乳分离的速率。

在同等条件下降低破乳剂消耗。

同时对于高乳化、高粘、高水原油的脱盐脱水具有较好的效果。

由于采用了脉冲供电，虽然提高了脉冲峰值电压、但平均电压降低，因此可以节电。

（2）脉冲高速电脱盐
采用脉冲电源并配合双电场电脱盐技术就可以形成脉冲高速电脱盐。

双电场技术是在电脱盐罐内布置三层电极，中间一层接高压，另外两层接地，这样就构成了双电场。

显然，这种结构更有利于提高脱盐/脱水的效果和速度。

原油经过两极电场相当于经过两级脱盐/脱水。

脱盐/脱水速度不变，可以达到更好的脱盐/水效果，处理更加难以加工的原油。

加工原油种类不变，指标要求不变，则可以成倍提高加工速度（原油趋进速度）。

而采用这项技术改造交流电脱盐，实现扩能改造，则可大量节省投资。

同时对于高乳化、高粘、高水原油的脱盐脱水具有更好的效果。

由于双电场作为串联负载，在这种结构下总电流会有怎样的变化，尚缺乏实际的数据，因此不能够确定其电能消耗。

但是总的加工吨原油电耗同样会大大降低，不会高于单电场脉冲电脱盐。

这种技术在炼油厂的扩能改建中具有更大的价值。

（3）脉冲交直流电脱盐
本脉冲电源的输出侧采用了桥式整流电路，而目前的交直流电脱盐的电源输出侧采用了双二极管整流，显然本脉冲电源很容易做出这种适应性改造，配合交直流电脱盐的电场结构，实现脉冲交直流电脱盐，实现更加优越的性能。

六、安装
6.1、脉冲变压器安装
（1）脉冲变压器安装于现场电脱盐/水罐顶部，每台脉冲变压器对应一个电场。

脉冲变压器要求垂直于水平面安装，不垂直度要小于5度。

脉冲变压器必须可靠接地，接地电阻不大于4Ω。

脉冲变压器固定在底座上。

危险！！！脉冲变压器必须良好接地，接地电阻不大于4Ω（必须测量），否则有触电危险。

（2）高压接线：脉冲变压器有1个高压接线盒，内有高压接线柱，高压软连接用于连接脉冲变压器和罐内的电极。

完全连接固定好后，由油标2得注油孔注入25号变压器油直至达到规定位置，仔细观察是否存在漏油现象。

危险！！必须确保高压接线柱的连接良好，否则，可能导致接触不良、变压器损坏。

（3）低压接线盒：脉冲变压器有1个低压接线盒（图4），用于输入电缆和控制电缆的接入，按照附图要求接线。

图5为低压接线盒的防爆电缆引入装置安装图
危险！！！防爆接线盒、防爆电缆引入装置在完成接线后都必须密封严密，要确保可燃性、爆炸性气体不能够进入接线盒内部。

否则可能引起爆炸！
6.2、控制柜安装
控制柜安装在电控室内，外壳可靠接地。

环境要求如下：
（1）无腐蚀性气体、可燃性气体、油雾和尘埃等等；
（2）环境温度：-10~+50℃；
（3）环境湿度：90%RH以下（不凝露）；
（4）海拔：≤1000m。

6.3、系统连接
请按照《控制系统布置及系统连接图》要求连接各个功能部件。

七、控制功能
通过设置系统运行状态和参数，CPU根据设置参数和当前工况，通过自动调节电压调整输出电压和电流，满足设置要求和工况条件。

主要功能有：脉冲供电、恒压控制、恒流控制、节能控制、电场击穿保护跟踪控制等。

7.1、脉冲供电
当设备工作模式设置为脉冲正常或脉冲节电时，脉冲供电功能打开，在TVH阶段，以高电压（设置输出电压）运行，提高破乳效率。

在TVL阶段，以低电压（1/2设置输出电压）运行，促进大水滴沉降。

跟踪曲线如下图：
7.2、恒压控制
当满足下面条件时，CPU通过自动调节，使输出电压稳定在设置的电压峰值，误差范围+/- 1KV。

跟踪曲线如下图：
条件：1、电场不发生击穿。

2、输出电流不大于设定或额定最大平均电流。

7.3、恒流控制
当满足下面条件时，CPU通过自动调节使输出电流稳定在设置的平均电流值，误差范围+/- 50mA。

跟踪曲线如下图：
条件：1、电场不发生击穿。

2、输出电压不大于设定或额定最大平均电压。

7.4、节能控制
当选择节能模式时，CPU通过限制电压，达到节能目的。

节能模式时，最大占空比为32%，其他功能不变。

7.5、电场击穿保护跟踪控制
当工况发生变化导致电场发生击穿时，CPU通过自动调节电压、频率、占空比，调整输出电压和电流，既保护设备不损坏，又使设备能自动恢复正常工作。

控制曲线如下图：
说明：1）t1 时刻发生击穿，CPU封锁输出。

2）t2 时刻，CPU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 M
5）t4 时刻, 恢复正常控制功能，直至下一次发生击穿。

7.6、负载响应控制
随着油品和操作条件的变化，CPU根据负荷的变化改变变压器的输入功率，直至达到最佳的脱盐效果。

它与电抗器的不同之处是功率以时间为基础随脉冲频率和宽度的变化而变化，而不仅仅是通过改变电压来实现。

八、操作、调试
8.1、通电前检查
（1）通电前应仔细检查所有器件及导线连接是否正确、牢固，将松动的器件及导线紧固。

仔细核对端子接线图，检查所有连接导线是否正确连接，接地是否良好。

确认无误后方可送电。

警告：此项工作必须认真完成，否则可能危及人身和设备安全，造成人身伤害和器件或设备永久性损坏。

（2）通电前必须检查脉冲变压器低压接线盒的防爆电缆引入装置密封是否严密，要确保可燃性气体不能够进入其内部。

危险！！！可燃性气体进入低压接线盒内，有可能引起爆炸。

8.2、参数设置
8.2.1 合上电源开关，控制器电源接通几秒后，LCD屏显示待机界面如图8-1。

8.2.2 把面板上“DCS/本机”控制开关拨到“本机”位置，按一下键，系统进入参数设置状态，LCD屏显示设置界面如图8-2。

8.2.3 参数说明见表8-1
8.2.4本机设置步骤
设置参数前，先把选择开关拨到本机位置。

当选择开关在DCS位置时，设置参数由DCS设定。

⑴按或键选择需要设置的参数，选中的参数序号将闪烁。

⑵按键在设置范围内改变所选参数的值。

⑶重复步骤⑴、⑵，直到所有参数符合要求，按键退出设置界面。

说明：设置参数保存于系统EEPROM内，断电不会丢失，保存时间大于十年，不必每次启用设备都重新设置。

8.3 设备运行
设备可以由现场操作柱启动，也可以由本机“启动”按钮启动。

设备启动后，LCD屏显示运行界面如图8-3。

运行参数说明见表8-2
说明：系统运行时，如果要改变运行参数，可直接按8.2.4设置步骤重新设置参数，不必停机。

8.4 设备停机
设备可以由现场操作柱停机，也可以由本机“停止”按钮停机。

设备停机后，LCD屏显示待机界面如图8-1。

九、附录
9.1 MODBUS通讯说明
9.2、脉冲电脱盐控制柜外形图
9.3、脉冲电脱盐控制系统原理图
9.4 脉冲电脱盐端子接线图
9.5 脉冲变压器外形图
附录一MODBUS 通讯说明
一、概述
1 通讯协议MODBUS RTU
2 数据格式8bit 无校验
3 波特率9600 bit/s
4 从机地址1---250
4 CRC 偵誤值以下列步驟計算：
步驟 1：載入一個內容為FFFFH 之16-bit 寄存器 (稱為CRC 寄存器)。

步驟 2：將命令信息第一個字節與16-bit CRC 寄存器的低次字節進行Exclusive OR 運算，並將結果存回CRC 寄存器。

步驟 3：將CRC 寄存器之內容向右移1 bit，最左bit 填入0，檢查CRC 寄存器最低位的值。

步驟 4：若CRC 寄存器的最低位為0，則重復步驟 3；否則將CRC 寄存器與A001H 進行Exclusive OR 運算。

步驟 5：重復步驟 3 及步驟 4，直到CRC 寄存器之內容已被右移了8 bits。

此時，該字節已完成處理。

步驟 6：對命令信息下一個字節重復重復步驟2 至步驟5，直到所有字節皆完成處理，CRC 寄存器的最后內容即是CRC 值。

當在命令信息中傳遞CRC 值時，低字節須與高字節交換順序，亦即，低字節將先被傳送。

四、MODBUS RTU 通讯详细说明。