風光電集成加熱系統的製作方法
2023-10-19 14:54:22 1
風光電集成加熱系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種風光電集成加熱系統，包括：光電單元、風電單元、儲能電池單元、控制單元以及電磁加熱單元，其中光電單元、風電單元以及儲能電池單元的輸出端均與控制單元相連；控制單元的輸出指令送至電磁加熱單元，電磁加熱單元安裝在原油管路上，原油管路上的溫度採集裝置送至控制單元的溫度信號輸入端。本實用新型大幅度降低了環境汙染，提高能源利用率，較好地解決油田生產中原油需「全天候」的問題，加熱效率高、形式多樣、布置靈活等優點，對油田的節能降耗工作具有巨大的推動作用，應用前景十分廣闊。
【專利說明】風光電集成加熱系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種加熱系統，具體的說是一種風光電集成加熱系統。
【背景技術】
[0002]能源是人類社會生存和發展的物質基礎，隨著電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經濟發展的瓶頸，世界各國對新能源與可再生能源日益重視，不斷加大人力和物力的投入，促進了新能源與可再生能源利用技術和裝置的研發。目前我國為世界第二大石油進口國，能源問題十分緊迫，節能降耗已成為我國的一項國策。
[0003]隨著油田開發時間的延長，產能遞減幅度增加，尤其是天然氣產量大幅度下降，力口上油田開發進入中後期，含水上升以及原油生產主要以稠油和高凝稠油為主能耗量較大，目前自產天然氣量不足，已開始制約原油的生產，這一問題是關係到今後長期穩定發展的重要課題。
[0004]解決油田燃料緊張的方式方法較多，如燃料結構調整(燒煤、油)、提高鍋爐熱效率等方法，同時也造成大量的能源消耗和嚴重的環境汙染問題。
實用新型內容
[0005]針對現有油田生產過程中，產出原油需要進行加熱處理和加熱輸送存在耗能大的問題和嚴重的環境汙染等不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種替代原油加熱爐、實現利用可再生能源的風光電集成加熱系統。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是；
[0007]本實用新型一種風光電集成加熱系統，包括:光電單元、風電單元、儲能電池單元、控制單元以及電磁加熱單元，其中光電單元、風電單元以及儲能電池單元的輸出端均與控制單元相連；控制單元的輸出指令送至電磁加熱單元，電磁加熱單元安裝在原油管路上，原油管路上的溫度採集裝置送至控制單元的溫度信號輸入端。
[0008]所述控制單元包括中央處理器、逆變器、整流裝置、驅動裝置以及檢測裝置，其中整流器的輸入端接有光電單元、風電單元以及電網電源的交流電，整流器的輸出端輸出直流電至逆變器的輸入端，逆變器的驅動控制端經驅動裝置與中央處理器的控制輸出相連；中央處理器的輸入端通過檢測裝置接有原油管路的溫度反饋信號、原油管路管壁溫度信號；中央處理器的控制輸出端與直流電源、整流器的輸出選擇端相連。
[0009]所述逆變器的輸入端還接有儲能電池組的直流電。
[0010]所述光電單元包括太陽能光伏板及光伏逆變器，其中太陽能光伏板輸出的直流電接至光伏逆變器的輸入端，光伏逆變器輸出的交流電接至控制單元的輸入端，光伏逆變器輸出的直流電接至儲能電池單元。
[0011 ] 所述風電單元包括風力發電機及風電逆變器，其中風電逆變器的輸入端連接風力發電機，風電逆變器輸出的交流電接至控制單元的輸入端，風電逆變器輸出的直流電接至儲能電池單元。
[0012]儲能電池單元與控制單元的直流電源輸入端連接。
[0013]電磁加熱單元為多個，包繞於原油管路的不同加熱段。
[0014]本實用新型具有以下有益效果及優點:
[0015]1.本實用新型首次提出「風光電磁加熱再生能源利用技術」替代常規能源對原油進行間接加熱，來滿足油田生產技術要求，利用風光電磁加熱可再生能源綜合技術，以太陽能和風能作為能源，取之不盡，用之不竭，將太陽能發電和風力發電技術的有機結合，有效利用，不但減少了油、氣、煤、電為燃料的能源消耗，而且大幅度降低了環境汙染，提高能源利用率，較好地解決油田生產中原油需「全天候」的問題。
[0016]2.本實用新型具有加熱效率高、形式多樣、布置靈活等優點，對油田的節能降耗工作具有巨大的推動作用，它不僅適應於井口原油加熱輸送，也可發展為以計量站為中心，周邊5-10 口油井聯合管網加熱集輸。
[0017]3.由於本實用新型利用太陽能和風能無公害、潔淨的特點，具有廣泛的應用前景，將對油田的節能降耗、風光電磁加熱能源的利用以及環保做出重大貢獻，不論其經濟效益，還是社會效益都具有明顯的優勢，因而本實用新型的推廣應用前景十分廣闊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為實用新型系統結構框圖；
[0019]圖2為本實用新型中控制單元結構框圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，本實用新型風光電集成加熱系統包括:光電單元、風電單元、儲能電池單元、控制單元以及電磁加熱單元，其中光電單元、風電單元以及儲能電池單元的輸出端均與控制單元相連；其中儲能電池單元與控制單元的直流電源輸入端連接；光電單元、風電單元與控制單元的整流器輸入端連接；控制單元的輸出指令送至電磁加熱單元，電磁加熱單元安裝在原油管路上，原油管路上的溫度採集裝置送至控制單元的溫度信號輸入端；電磁加熱單元為多個，包繞於原油管路的不同加熱段。
[0021]如圖2所示，所述控制單元包括中央處理器、逆變器、整流裝置、驅動裝置以及檢測裝置，其中整流器的輸入端接有光電單元、風電單元以及電網電源的交流電，整流器的輸出端輸出直流電至逆變器的輸入端，逆變器的驅動控制端經驅動裝置與中央處理器的控制輸出相連；中央處理器的輸入端通過檢測裝置接有原油管路的溫度反饋信號、原油管路管壁溫度信號；中央處理器的控制輸出端與直流電源、整流器的輸出選擇端相連。
[0022]光電單元包括太陽能光伏板及光伏逆變器，其中太陽能光伏板輸出的直流電接至光伏逆變器的輸入端，光伏逆變器輸出的交流電接至控制單元的輸入端，光伏逆變器輸出的直流電接至儲能電池單元。
[0023]風電單元包括風力發電機及風電逆變器，其中風電逆變器的輸入端連接風力發電機，風電逆變器輸出的交流電接至控制單元的輸入端，風電逆變器輸出的直流電接至儲能電池單元。
[0024]本實用新型控制單元實質上為一 DC-AC變頻結構，由整流器(含濾波電路)和驅動裝置以及逆變器組成，三相交流電源來自光電單元、風電單元以及電網電源，通過整流器內的整流電路及濾波電路生成直流電源輸出至逆變器的輸入端，逆變電路的輸出端與電磁加熱器的電磁感應線圈的兩端相連接；光電單元、風電單元的直流電源部分進入儲能電池單元儲存。控制單元中的直流電流接收儲能電池單元的直流電，經逆變器輸出至電磁加熱單元中。
[0025]控制單元檢測光電單元、風電單元的發電功率以及儲電池單元和電網的供電狀態，當光電單元或風電單元的發電功率不足時，啟動儲電池單元供電，如果儲電池單元供電功率不足，則使用電網供電。
[0026]原油油管的管壁溫度檢測傳感器和出口油溫檢測傳感器檢測到的溫度信號經過檢測裝置處理後，送至中央處理器(CPU)，中央處理器根據溫度反饋信號與設定值進行比較，確定加熱功率，保證管壁不超溫，同時保證油溫波動在設定溫度範圍。
[0027]本實用新型的工作控制過程如下:
[0028]控制器檢測光伏發電及風力發電的工作狀態，同時檢測儲能電池及電網供電的狀態。選擇合適的能源，保證優先使用清潔能源。同時，將風光發電的多餘能量充入蓄電池儲能裝置。
[0029]啟動電磁加熱器的電源後，由整流器將交流電壓轉變成脈動直流電壓，再經過濾波電容將脈動直流電壓濾波變成光滑平穩的直流電壓送到逆變器，通過逆變器將直流電壓變成頻率為500?1500Hz的交流電壓。此電壓接至電磁感應加熱線圈。當快速變化的交流電流通過電磁感應線圈時，電磁感應線圈會產生高速變化的磁場，交變磁場在導磁的鋼製油管表面產生渦流，使鋼管發熱。當原油在油管內流動時，帶走油管發出的熱量，達到對原油加熱的目的。當油溫檢測傳感器檢測到出口的溫度達到設定值時，由控制單元通過驅動裝置控制逆變器，降低加熱功率。當油管的熱量不能迅速交換給原油，而導致油管的管壁溫度超過設定溫度(該值可人工調整)時，本實用新型會自動停止加熱，發出報警信號，直到導磁鋼管的管壁溫度降到安全值時，才再次加熱。保護設備安全。
【權利要求】
1.一種風光電集成加熱系統，其特徵在於包括:光電單元、風電單元、儲能電池單元、控制單元以及電磁加熱單元，其中光電單元、風電單元以及儲能電池單元的輸出端均與控制單元相連；控制單元的輸出指令送至電磁加熱單元，電磁加熱單元安裝在原油管路上，原油管路上的溫度採集裝置送至控制單元的溫度信號輸入端。
2.按權利要求1所述的風光電集成加熱系統，其特徵在於:所述控制單元包括中央處理器、逆變器、整流裝置、驅動裝置以及檢測裝置，其中整流器的輸入端接有光電單元、風電單元以及電網電源的交流電，整流器的輸出端輸出直流電至逆變器的輸入端，逆變器的驅動控制端經驅動裝置與中央處理器的控制輸出相連；中央處理器的輸入端通過檢測裝置接有原油管路的溫度反饋信號、原油管路管壁溫度信號；中央處理器的控制輸出端與直流電源、整流器的輸出選擇端相連。
3.按權利要求2所述的風光電集成加熱系統，其特徵在於:所述逆變器的輸入端還接有儲能電池組的直流電。
4.按權利要求1所述的風光電集成加熱系統，其特徵在於:所述光電單元包括太陽能光伏板及光伏逆變器，其中太陽能光伏板輸出的直流電接至光伏逆變器的輸入端，光伏逆變器輸出的交流電接至控制單元的輸入端，光伏逆變器輸出的直流電接至儲能電池單元。
5.按權利要求1所述的風光電集成加熱系統，其特徵在於:所述風電單元包括風力發電機及風電逆變器，其中風電逆變器的輸入端連接風力發電機，風電逆變器輸出的交流電接至控制單元的輸入端，風電逆變器輸出的直流電接至儲能電池單元。
6.按權利要求1所述的風光電集成加熱系統，其特徵在於:儲能電池單元與控制單元的直流電源輸入端連接。
7.按權利要求1所述的風光電集成加熱系統，其特徵在於:電磁加熱單元為多個，包繞於原油管路的不同加熱段。
【文檔編號】H02J9/06GK204062305SQ201420397717
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】趙樹東, 陶德楠, 王平生 申請人:盤錦三和採油裝備科技開發有限公司