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摘要：本文介紹了變頻調(diào)速器某一派生產(chǎn)品----變頻加熱電源稠油井抽油系統(tǒng)上應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞：稠油 加熱電源 集膚效應(yīng)
　　
　　 我國石油開采中，稠油井比例占相當大一部分，這類井原油粘度高、凝固點高、密度大、含蠟量高，難以開采。目前國內(nèi)外開采這類油井最廣泛效果最好采油工藝技術(shù)是稠油熱采。采用空心桿電加熱工藝技術(shù)，使稠油變稀，可實現(xiàn)稠油順利開采。
　　 以前空心桿加熱技術(shù)，采用工頻加熱，因負載為單相，需要有一個獨立變壓器，將三相輸入變?yōu)閱蜗噍敵觯斐扇嚯娋W(wǎng)不平衡，功率因數(shù)低，電能消耗大，對電網(wǎng)污染大，加熱效果不明顯，造成電能極大浪費。，需要探討一種先進加熱方式，以提高功效，增強加熱效果。
　　 多方試驗，采用我們現(xiàn)已掌握較成熟變頻技術(shù)，為該加熱裝置提供一種電源，這就是我們公司與油田共同研發(fā)中頻加熱電源。該設(shè)備可提供250——1000HZ頻率，實現(xiàn)了輸出電壓、電流連續(xù)可調(diào)，以達到輸出功率連續(xù)可調(diào)目，提高了加熱效果，目前已CTOR.gkcity.com' target='bbbbbb'>勝利油田、遼河油田應(yīng)用上百臺，很受油田采油工歡迎。
　　
　　一、變頻加熱電源基本原理：
　　 1、集膚效應(yīng)原理：加熱理論中，有一個集膚效應(yīng)原理，即：
　　S=K（1/FC）1/2
　　式中：S — 集膚效應(yīng)深度
　　 K — 修正系數(shù)
　　 FC — 頻率
　　由此可以看出，當FC增大時，S變小，則集膚深度越深，同時其交流阻抗
　　 Z = KZC（FC）1/2
　　 也變大，相同數(shù)值電流作用下，負載所獲能量也越高，而電流及線路損耗相應(yīng)也會變小，提高了加熱效率，同時還可起到節(jié)約電能目。變頻加熱電源正是基于這一原理做成，利用變頻技術(shù)，可將運行頻率提高到工頻數(shù)倍，加熱效果會明顯提高。
　　2、整機原理框圖如圖一示。
　　

　　首先將380V/50HZ三相交流電經(jīng)整流、濾波成直流電，經(jīng)逆變電路變成頻率連續(xù)可調(diào)單相電，再經(jīng)中頻變壓器隔離后，輸送到加熱電纜給油層加熱。
　　其主功率器件采用是德國西門子公司第三代大功率器件IGBT，控制器件為單片機，是8位工業(yè)專用微處理機AT89C51，它具有很強環(huán)境自適應(yīng)能力和抗干擾能力，工作可靠，壽命長等優(yōu)點。
　　
　　二、變頻加熱電源特點：
　　1、采用了先進移相控制技術(shù)和軟起動技術(shù)，使工作更可靠。
　　2、人機對話顯示界面，可鍵盤選擇顯示工作頻率及電流，輸出脈沖占空比、電流變比等，并可顯示故障狀態(tài)及原因，使顯示更直觀，更易于操作。顯示與主控板共用一個線路板，排列更緊湊，避免了信號傳輸過程中干擾，工作更穩(wěn)定。
　　3、輸出部分采用環(huán)形中頻變壓器，用于隔離輸入、輸出電壓，同時經(jīng)電容組與控制柜輸出相連接，起到隔直作用，防止直流偏磁或過勵磁產(chǎn)生磁飽和，同時可起到串聯(lián)諧振作用。
　　中頻變壓器為非晶鈦材料，導(dǎo)磁率高，工作頻率高，自身能量損耗極低，整機效率提高。若頻率再提高，其體積可做更小，工作效率更高。
　　4、保護功能齊全。
　　 設(shè)置了過流、短路、機內(nèi)溫升過高及過、欠壓保護，功能更齊全，工作更可靠，避免了各種不正常因素而造成損壞。
　　
　　三、應(yīng)用效果。
　　我們CTOR.gkcity.com' target='bbbbbb'>勝利油田濱南采油廠、遼河油田曙光采油廠等幾個稠油井分布區(qū)域內(nèi)上百口井運用了該技術(shù)，現(xiàn)場調(diào)整，結(jié)合加熱電纜及功率，一般將頻率調(diào)至500HZ左右，比工頻提高了10倍，功率調(diào)整電流，一般75KW80A左右，90KW100A左右，其加熱效果十分明顯，較之工頻加熱：
　　（1）功率因數(shù)明顯提高，原工頻加熱，功率因數(shù)約0、7左右，而用變頻加熱，經(jīng)測試都0.95以上。
　?。?）減少了對電網(wǎng)污染。原工頻加熱，需三相變二相，造成變壓器輸入三相電壓嚴重不平衡，對電網(wǎng)污染嚴重。應(yīng)用變頻器以后，功率因數(shù)提高，諧波含量明顯減少，減輕了對電網(wǎng)污染。
　?。?）加熱效果明顯。集膚效應(yīng)，頻率提高后，負載所獲能量提高，線路損耗也相應(yīng)減少提高了加熱效果。據(jù)測試，變頻加熱可比工頻加熱提前1—2小時達到欲定效果，溫度也要高。
　?。?）保護功能齊全。原工頻柜因無單片機控制，其保護功能差，往往負載短路、斷路及電壓不穩(wěn)定，造成變壓器燒毀、工作不穩(wěn)定。而變頻柜單片機控制，其保護功能齊全，避免了電網(wǎng)及負載故障引起問題，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
　?。?）節(jié)能效果明顯。據(jù)測試，每臺變頻柜比相應(yīng)工頻柜節(jié)電都20%左右，有力節(jié)約了電能，提高了工作效率，保證了加熱系統(tǒng)效果。
　　總之，變頻加熱是稠油熱采一次革命，我國稠油資源相當豐富，我們推廣該技術(shù)，是可以為我國采油事業(yè)作出一定貢獻。