一种油水井套管防蚀仪脉宽调制直流供电系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种油水井套管防蚀仪脉宽调制直流供电系统，包括电磁滤波回路、突入电流控制电路、整流/PFC回路一、切换电路、变压器、整流/PFC回路二、PWM控制电路、检测电路以及PFC控制电路。本实用新型专利技术用脉宽调制直流供电系统代替传统的硅整流电源供电，本身消耗能量小，运行效率高达85%以上，无碳刷调压不冒火花安全，将原来600多公斤重需要专用设备搬运的室内防蚀仪，改变成一个90多公斤户外防蚀仪，重量轻、不需要专门配电房投入费用少，安装方法简单、性能可靠、安全节能、方法独特。达到了油水井套管不被腐蚀而长期安全高效运行的目的。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及直流供电系统，尤其涉及一种油水井套管防蚀仪脉宽调制直流供电系统。
技术介绍
长庆油田每年新增套损井100多口，并且近年来还有加快的趋势。随着油田开发时间的延长,油水井套管的腐蚀也日益严重,使得套管壁减薄、穿孔，严重时油水井出现套管壁大面积腐蚀穿孔，采油注水井报废，使得油田注采失控，直接影响油田开发效果，严重影响了原油产量和经济效率的提高。油井套管腐蚀以外壁腐蚀为主,阴极保护是公认的控制外部腐蚀行之有效的技术。合理的阴极保护设计将有效地延长油井套管的使用寿命。阴极保护是最为经济合理、十分有效的技术措施。套管腐蚀产生的原因是实质是在钢铁表面产生原电池作用的电化学腐蚀，对于整个井身套管，由于地下各层水质矿化度、酸碱度、微生物等含量的不同，将形成不同的阴极区和阳极区。这样在套管表面的腐蚀将表现为因钢管表面不同而形成的无数微腐蚀电池和套管所处地层不同而形成的宏观腐蚀电池双重作用，套管壁表面铁原子失去电子成为铁离子而发生腐蚀。随着腐蚀电池的进行，套管壁逐渐减薄，甚至穿孔。阴极保护是采用直流电源给被保护金属通以阴极极化电流，使金属表面阴极极化，当极化电位大于或等于腐蚀电池的开路电位时，金属腐蚀电池阴阳二极的电极电位相等或更负，被保护金属停止腐蚀。直流电源负极与各单井套管连接，直流电源正极与深井接地阳极连接，从而构成保护回路。阴极保护最重要设备是防蚀仪，长庆油田公司历年已建1200多个阴极保护单元，每个单元需要1台硅整流防蚀仪，设备重达600多公斤，硅整流防蚀仪运行噪声大，采用传统的硅整流电源供电本身发热严重，效率低40%～50%浪费电能，调压冒火花不安全。因硅整流二极管和调压器长期发热烧坏、调压炭刷烧坏和碳刷进土接触不良等原因以及安装井场分布区域广，还没有专职人员巡查管理。每年有相当一部分防蚀仪损坏，需要大量维修费以及管理跟不上，结果造成阴极保护防蚀仪不能给油水井套管提供正常的阴极保护电流,套管得不到保护将发生腐蚀；给套管提供的阴极保护电流过大时,油水井外防腐层会发生析氢剥离。
技术实现思路
本技术旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种油水井套管防蚀仪脉宽调制直流供电系统。本技术的技术方案是：一种油水井套管防蚀仪脉宽调制直流供电系统，包括电磁滤波回路、突入电流控制电路、整流/PFC回路一、切换电路、变压器、整流/PFC回路二、隔离变压器以及PWM控制电路；其中电磁滤波回路的输入端外接交流电压AC220V，电磁滤波回路的输出端与突入电流控制电路的输入端电连接，突入电流控制电路的输出端与整流/PFC回路一的输入端电连接，整流/PFC回路一的输出端以及整流/PFC回路二的输入端之间电连接有切换电路，其中切换电路具体经变压器电连接整流/PFC回路二的输入端；整流/PFC回路二的输出正端+V和输出负端-V之间输出可调直流电压；PWM控制电路与切换电路通过隔离变压器电连接。上述PWM控制电路与切换电路组成功率变换电路，该电路的具体结构为：脉宽调制芯片UC3842的6脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接MOS管的栅极，MOS管的栅极与地之间分别连接电容C1、稳压二极管Z1以及电阻R2，其中稳压二极管的阳极接地；MOS管的源极连接电阻R3的一端，R3的另一端接地；MOS管的漏极连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极通过节点P2连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容C3的一端，电容C3的另一端通过节点P1与隔离变压器线圈T1的一端连接，隔离变压器线圈T1的另一端通过节点P3与电容C4的一端连接，电容C4的另一端通过电阻R6接地；节点P3与MOS管的漏极连接；节点P2连接电阻R8的一端，电阻R8的一端通过节点P4与二极管D1的阴极连接；节点P4还连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端与节点P1连接并引出DC+端；脉宽调制芯片UC3842的3脚与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与MOS管的源极连接；脉宽调制芯片UC3842的3脚与地之间还分别连接有电容C2以及电阻R5；所述外接电源电压值的范围为1~6V；PWM控制电路的PWM频率基准值为100KHZ。上述PWM控制电路与连接外接电源的输出电压外部控制端之间电连接有检测电路。上述PWM控制电路、整流/PFC回路二的输出正端+V、以及检测电路之间电连接有防止损害该油水井套管防蚀仪脉宽调制直流供电系统的过压保护电路；所述整流/PFC回路二电连接变压器输入端和输出负载端。上述PWM控制电路通过光电隔离器电连接有遥测电路，该遥测电路的遥控开/关为RC端；所述光电隔离器电连接检测电路输入端和输出外接电位器端。上述整流/PFC回路一通过PFC控制电路电连接有防止损害该油水井套管防蚀仪脉宽调制直流供电系统的过温保护电路。上述切换电路与PWM控制电路之间电连接有防止调压过高损坏PWM控制电路的过载保护电路。上述PWM控制电路电连接有均流电路，均流电路输出有均流端CS。上述整流/PFC回路一的低压脉动电流输出端电连接有辅助电源，辅助电源经电压变压后分别电连接有降温风扇和整流/滤波电路，整流/滤波电路的辅助电源对地端AUXG。本技术的有益效果：与现有技术相比，由于采用脉宽调制供电系统代替硅整流电源供电，克服了硅整流电源供电本身消耗大量能量，运行效率低40%～50%，调压器调压冒火花不安全，不防风防雨等实际问题。将原来室内600多公斤重需要专用设备搬运的防蚀仪，设计成一个90多公斤户外型，不需要专门配电房的防蚀仪，重量轻、初期投资费用少、安装方法简单、性能可靠、高效运行达85%以上节能、供电方法独特。以下将结合附图对本技术做进一步详细说明。附图说明图1是本技术的供电工作原理图；图2是脉宽调制直流供电系统外接电源调节输出电压接线图；图3是PWM控制电路与切换电路组成的功率变换电路的电路原理图；图4是AC输入整流滤波电路原理图。具体实施方式实施例1：如图1所示，本技术提供了一种油水井套管防蚀仪脉宽调制直流供电系统，包括电磁滤波回路、突入电流控制电路、整流/PFC回路一、切换电路、变压器、整流/PFC回路二、隔离变压器以及PWM控制电路；其中电磁滤波回路的输入端外接交流电压AC220V，电磁滤波回路的输出端与突入电流控制电路的输入端电连接，突入电流控制电路的输出端与整流/PFC回路一的输入端电连接，整流/PFC回路一的输出端以及整流/PFC回路二的输入端之间电连接有切换电路，其中切换电路具体经变压器电连接整流/PFC回路二的输入端；整流/PFC回路二的输出正端+V和输出负端-V之间输出可调直流电压；PWM控制电路与切换电路通过隔离变压器电连接。所述电磁滤波回路将外接交流电压AC220V转换为198V的低直流电压并输送给突入电流控制电路，突入电流控制电路将所述低直流电压升高至600-700V的高直流电压，整流/PFC回路一将突入电流控制电路所输出的600-700V的高直流电压进行进一步的高压整流；高压整流后的高直流电压经切换电路后，变压器将其进行降压并输出给整流/PFC回路二，整流/PFC回路二对变压器所输出的低压直流电压进行再次整流并输出，从而在整流/PFC回路二的输出正端+V和输出负端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油水井套管防蚀仪脉宽调制直流供电系统，其特征在于，包括电磁滤波回路、突入电流控制电路、整流/PFC回路一、切换电路、变压器、整流/PFC回路二、隔离变压器以及PWM控制电路；其中电磁滤波回路的输入端外接交流电压AC220V，电磁滤波回路的输出端与突入电流控制电路的输入端电连接，突入电流控制电路的输出端与整流/PFC回路一的输入端电连接，整流/PFC回路一的输出端以及整流/PFC回路二的输入端之间电连接有切换电路，其中切换电路具体经变压器电连接整流/PFC回路二的输入端；整流/PFC回路二的输出正端+V和输出负端‑V之间输出可调直流电压；PWM控制电路与切换电路通过隔离变压器电连接。

【技术特征摘要】
1.一种油水井套管防蚀仪脉宽调制直流供电系统，其特征在于，包括电磁滤波回路、突入电流控制电路、整流/PFC回路一、切换电路、变压器、整流/PFC回路二、隔离变压器以及PWM控制电路；其中电磁滤波回路的输入端外接交流电压AC220V，电磁滤波回路的输出端与突入电流控制电路的输入端电连接，突入电流控制电路的输出端与整流/PFC回路一的输入端电连接，整流/PFC回路一的输出端以及整流/PFC回路二的输入端之间电连接有切换电路，其中切换电路具体经变压器电连接整流/PFC回路二的输入端；整流/PFC回路二的输出正端+V和输出负端-V之间输出可调直流电压；PWM控制电路与切换电路通过隔离变压器电连接。2.如权利要求1所述的一种油水井套管防蚀仪脉宽调制直流供电系统，其特征在于，所述PWM控制电路与切换电路组成功率变换电路，该电路的具体结构为：脉宽调制芯片UC3842的6脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接MOS管的栅极，MOS管的栅极与地之间分别连接电容C1、稳压二极管Z1以及电阻R2，其中稳压二极管的阳极接地；MOS管的源极连接电阻R3的一端，R3的另一端接地；MOS管的漏极连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极通过节点P2连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容C3的一端，电容C3的另一端通过节点P1与隔离变压器线圈T1的一端连接，隔离变压器线圈T1的另一端通过节点P3与电容C4的一端连接，电容C4的另一端通过电阻R6接地；节点P3与MOS管的漏极连接；节点P2连接电阻R8的一端，电阻R8的一端通过节点P4与二极管D1的阴极连接；节点P4还连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端与节点P1连接并引出DC+端；脉宽调制芯片UC3842的3脚与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与MOS管的源极...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宝元，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院，
类型：新型
国别省市：陕西;61