[发明专利]一种智能热采双频电源加热装置

说明书

技术领域

本发明涉及采油技术开发应用，主要针对稠油举升过程中的加热和伴热，尤其是涉及一种智能热采双频电源加热装置。

背景技术

目前，在石油开采时对稠油举升过程中的加热，大多是基于集肤效应原理，利用加热电缆对对石油井内的空心杆进行加热，其工作原理是：三相交流电源首先经过整流再经过逆变后输入中频变压器，之后由中频变压器隔离输出后接入缠绕在空心杆上的加热电缆，利用加热电缆对空心杆进行加热。参考《中频感应加热装置的结构及工作原理》一文可以得知，其加热的原理是：利用上述加热装置组成双频电源，向加热电缆提供频率可变的电流，而用于加热空心杆的热量由空心杆上感应电流的热效应产生，故加热速度快，是非常理想的加热方法，之所以将在逆变电路的交流输出端与加热电缆之间设置有中频变压器设置是为了能够获得较大的加热电流。

虽然上述技术方案一定程度上解决了上述技术问题，但是，其自身仍然存在诸多技术缺陷亟待解决，具体如下：缺陷一：中频变压器的频率不能任意的调节；缺陷二：噪声污染太大；缺陷四：操作不方便；缺陷五：安装时工作量大。故基于上述分析，现有技术中所用的双频电源结构亟待调整。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中的问题提供一种智能热采双频电源加热装置。

本发明为进一步解决上述背景技术中的问题提供一种智能热采双频电源加热装置，由三相交流电源、三相隔离变压器、整流电路、滤波电路、直流吸收电阻、控制开关、逆变电路和用于加热负载的加热电缆组成，其中：三相交流电源接三相隔离变压器的一次侧线圈，三相隔离变压器的二次侧线圈的输出分别接整流电路的交流输入端，整流电路的直流侧输出接到滤波电路上，滤波电路的另一侧接逆变电路的直流侧输入，逆变电路的交流侧输出接加热电缆，所述滤波电路和逆变电路之间设有控制开关且所述控制开关两端并联有直流吸收电阻，所述逆变电路通过控制装置控制。

该电源加热装置中，三相交流电源作为初始输入，提供基础的电能。

三相隔离变压器，作为关键部件，鉴于其位于所述三相交流电源与整流电路之间， 故能够有效地隔离整流设备三次谐波对电网的污染；同时，相较于现有技术中直接将逆变电路的交流输出端接入中频变压器的一次侧线圈而言，本发明将三相隔离变压器安装在所述三相交流电源与整流电路之间，采用工频50Hz输入不存在音频电流的声音，故能够有效消除因逆变电路的交流电在中频下所带来的噪声污染。

此外，在现有技术中，操作者往往需要根据井深调整中频变压器的输出电压来增加功率，操作起来十分的不方便。但是，基于上述技术方案，在利用加热电缆通过涡流效应加热负载的过程中，若需要根据井深增加加热功率，操作者可通过调整逆变电路的输出端的频率来实现，因为一旦改变了逆变电路的交流端的频率，即可改变加热电缆与负载(通常为空心杆)的感抗，从而减小感性加热，增加阻性加热，而且鉴于阻性加热的热效率接近1，故操作者无需调挡，即无需通过改变变压器的输出电压，而是通过改变逆变电路的输出端的频率来完成加热功率的改变，故在此种情况下就不会带来了因电压增加而导致加热电缆绝缘下降的风险，延长加热电缆的使用寿命，大大地降低了短路事故发生的概率，从而大大提高整个系统的稳定性。

滤波电路，其作用为抑制整流电路输出的电压和电流的波动，为逆变电路提供一个稳定的电压和电流，同时也抑制逆变电路对整流电路的干扰。

逆变电路，将直流电能转换成交流电能，并将其输送至负载，通过控制装置对控制逆变电路中各器件(IGBT)的导通和关闭，即可调整逆变电路的交流端的输出频率，考虑到本发明中逆变电路的输出端直接接入加热电缆，省去了中频变压器。

基于上述技术方案的改进，即使省去了中频变压器，操作者通过调整逆变电路的输出端的频率仍然能够实现根据井深增加加热功率，加热效率仍然能够满足实际需求。此外，基于此项技术改进，逆变电路的实际加热频率范围能够达到5～6000Hz，即为加热电缆提供频率范围为5～6000Hz的双频电源，相较于现有技术中受限于中频变压器的双频电源，本发明所提供的双电源的适应性得以大大增强。

控制开关为直流接触器，其两端并联有直流吸收电阻，用于吸收部分直流电能。

需要说明的是，因为在逆变电路的交流输出端与加热电缆之间省去了中频变压器，相较于现有技术而言，本发明还减少了逆变电路的交流输出端所安装的配件的实际数量，一方面大大地节省了电能，另一方面还大大地节省了操作者缠绕中频变压器以及调整无极电容谐振等一些系列问题。