矩形波交流脈沖脫水電源在海洋平臺上的應(yīng)用研究.pdf

1、海洋平臺現(xiàn)有的電脫水器存在電耗大，處理能力低，極易跳電等一系列問題。尤其隨著酸化、藥劑處理等頻繁修井作業(yè)，使原油中含有大量的聚合物，乳化嚴(yán)重。這部分乳化液導(dǎo)電性好，電化學(xué)破乳難，而傳統(tǒng)電脫水設(shè)備脫水效果差，電場不穩(wěn)。因此，急需尋求一種新的脫水設(shè)備，改進(jìn)電脫水處理工藝，解決現(xiàn)存的問題，提高脫水質(zhì)量。
　　 矩形波交流脈沖脫水電源正是這樣的一種新型脫水設(shè)備。為了驗(yàn)證矩形波交流脈沖脫水電源在海洋平臺上的可行性和優(yōu)越性，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了該

2、電源的原油電脫水實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)包括靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和動態(tài)實(shí)驗(yàn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該電源對海上原油具有很好的適用性，且脫水后原油含水率低，通過實(shí)驗(yàn)確定了矩形波脫水電源針對海洋原油的最佳脫水參數(shù)，并對脫水工藝進(jìn)行了改進(jìn)，確定了水平電極形式的脫水罐結(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和海洋平臺對脫水電源的要求，設(shè)計(jì)采用DSP作為主控芯片實(shí)現(xiàn)電源的數(shù)字化控制。
　　 本文采用TMS320LF2407A作為主控芯片，對電源的控制電路進(jìn)行了改進(jìn)。論文簡要介紹了DSP的選型原則

3、，TMS320LF2407A型DSP控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本工作原理，并制訂了電源控制電路的改進(jìn)方案。
　　 控制電路以16位數(shù)字信號處理器TMS320LF2407A為核心，硬件電路主要進(jìn)行了DSP最小系統(tǒng)、電壓電流采樣調(diào)理模塊和保護(hù)模塊等主要模塊的設(shè)計(jì)。其中，DSP最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)控制電路硬件設(shè)計(jì)的核心。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進(jìn)行輸出控制，即控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)輸出功率與輸出特性的控制。本論文利用DSP2

4、407A的事件管理器模塊，通過編程來產(chǎn)生所需的PWM脈沖，DSP輸出的控制脈沖經(jīng)IGBT專用驅(qū)動模塊EXB841進(jìn)行功率放大后，觸發(fā)IGBT。DSP對電源輸出電流和電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，并通過數(shù)碼管顯示，實(shí)時(shí)觀測電源的運(yùn)行狀態(tài)。
　　 控制系統(tǒng)軟件部分采用C語言和匯編語言混合編程的方法，以模塊化思想設(shè)計(jì)。軟件部分中，最關(guān)鍵的是生成PWM波的程序。本論文完成了調(diào)壓控制電路和逆變控制電路PWM脈沖的軟件編寫，并通過試驗(yàn)記錄了相關(guān)數(shù)據(jù)和波