1 引言

眾所周知，中頻電源在油田上的應(yīng)用大部分用在井下稠油的加熱，稠油經(jīng)過(guò)加熱變稀，有利于油的管道運(yùn)輸。而本文所介紹的加熱電源主要針對(duì)油田井口原油的加熱，同時(shí)對(duì)井口油溫進(jìn)行檢測(cè)，以此控制變頻電源的輸出功率。

2 井口加熱對(duì)變頻電源的要求

油井井口加熱要求油的溫度大致穩(wěn)定在60℃左右，油溫不能過(guò)高也不能過(guò)低，且要求變頻電源能根據(jù)油溫調(diào)節(jié)輸出，保證油的正常運(yùn)輸。同時(shí)要求電源要有簡(jiǎn)單的功能操作，良好的輸出波形。在安全方面，要求電源具備短路保護(hù)、散熱片過(guò)熱保護(hù)等保護(hù)功能。
根據(jù)這些要求，變頻電源的設(shè)計(jì)由三部分組成:
即電源部分主回路+溫度檢測(cè)部分+顯示控制部分=整機(jī)

3 變頻電源的設(shè)計(jì)

3.1 電源主回路部分
系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 變頻電源系統(tǒng)框圖

由圖1可以知道電源主回路部分充分考慮了用戶(hù)要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，加入了短路保護(hù)作用。每一步都有濾波，保證了良好的輸出波形，消除了對(duì)油田電網(wǎng)的諧波污染。主控單元是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，它提供逆變部分的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，檢測(cè)散熱片的溫度，適時(shí)動(dòng)作保護(hù)，同時(shí)在面板上顯示故障代碼，給現(xiàn)場(chǎng)及維修人員提供故障信息。主控部分還包括簡(jiǎn)單的功能操作，由六個(gè)按鍵便可以解決所有功能設(shè)定問(wèn)題。

3.2 溫度檢測(cè)電路
溫度檢測(cè)電路主要由熱電阻式溫度傳感器組成，工業(yè)用熱電阻一般為銅電阻，其測(cè)量范圍為-50℃～150℃，熱電阻測(cè)溫電橋采用三線制接法，此電路消除了由于連接導(dǎo)線電阻隨溫度變化而造成的測(cè)量誤差。熱電阻測(cè)溫電橋三線制電路接線，如圖2所示。圖中的可調(diào)電阻有時(shí)會(huì)造成測(cè)溫電路零點(diǎn)不穩(wěn)定，但誤差很小。

圖2 熱電阻測(cè)溫電路三線制電路接線圖

由物理學(xué)可知，對(duì)于大多數(shù)的金屬導(dǎo)體的電阻，都具有隨溫度變化的特性，其特性方程滿(mǎn)足如下公式:

—熱電阻在t時(shí)的溫度(℃)
—熱電阻在時(shí)的溫度(℃)
α—熱電阻的溫度系數(shù)
熱電阻式溫度傳感器性能穩(wěn)定, 測(cè)量范圍廣、精度高，唯一的缺點(diǎn)是需要一組輔助電源。

3.3 油溫顯示及控制系統(tǒng)
溫度傳感器把檢測(cè)到的信號(hào)送入xmt數(shù)顯調(diào)節(jié)儀，數(shù)顯調(diào)節(jié)儀顯示出其溫度數(shù)值，由上限值和下限值確定其輸出狀態(tài)。數(shù)顯調(diào)節(jié)儀具有精度高、抗震性強(qiáng)、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，其主要優(yōu)點(diǎn)在于其讀數(shù)清晰、無(wú)視差、可遠(yuǎn)距離觀察。采用三位式調(diào)節(jié)方式，可用于-200℃～1600℃范圍內(nèi)的溫度控制。調(diào)節(jié)原理及框圖如圖3所示。

圖3 溫度數(shù)顯調(diào)節(jié)儀原理框圖

儀表用兩個(gè)繼電器的觸點(diǎn)組成“升溫加熱”、“保溫加熱”、“停止加熱”三個(gè)狀態(tài)。采用兩組加熱負(fù)載，當(dāng)測(cè)量值低于下限設(shè)定值時(shí), 上、下限繼電器均動(dòng)作，面板上綠燈亮，表示“升溫加熱”; 當(dāng)測(cè)量值大于下限設(shè)定值，但小于上限設(shè)定值時(shí)，面板上紅、綠燈均不亮，表示“保溫加熱”;當(dāng)測(cè)量值大于上限設(shè)定值時(shí)，面板上紅燈亮，表示“停止加熱”。

4 整機(jī)的調(diào)試及注意事項(xiàng)

(1) 首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)定數(shù)顯調(diào)節(jié)儀的上、下限值, 設(shè)定時(shí)注意, 要把設(shè)定值設(shè)在上、下限規(guī)定值的80%左右, 以適應(yīng)溫度變化慢、溫度傳感器反應(yīng)平緩的特性;
(2) 數(shù)顯調(diào)節(jié)儀與變頻電源接線時(shí)要注意上、下限值對(duì)應(yīng)的繼電器及開(kāi)、停機(jī)信號(hào)。調(diào)節(jié)儀上綠燈亮?xí)r，下限繼電器吸合，接電源開(kāi)機(jī)信號(hào); 紅燈亮?xí)r，上限繼電器斷開(kāi)，接電源停機(jī)信號(hào)。此兩種情況時(shí)主電源不斷。

5 結(jié)束語(yǔ)

此變頻電源接線簡(jiǎn)單，操作方便，使用安全可靠。其輸出能根據(jù)井況自行調(diào)節(jié)，節(jié)能效果明顯。同時(shí)對(duì)電網(wǎng)無(wú)諧波污染。適于油田各井口加熱。

參考文獻(xiàn)
[1] 單成祥. 傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用. 國(guó)防工業(yè)出版社，1999