无功补偿控制原理（精选8篇）
无功补偿控制原理 篇1
随着各部门和用户对用电质量的要求越来越高, 无功动态补偿对于用户和电网来说原来越重要。通过无功补偿, 能够有效的提高低压电网中的功率因数, 从而达到降耗的目的。本文就无功补偿的方式、原理及实现三个角度进行浅析。
1 动态无功补偿基本方式
动态无功补偿装置是由感性元件和电容器组来实现无功的实时调节的, 其中感性元件提供的是变化的感性无功 (系统内部提供或根据应用场合的特点由无功补偿系统添加) , 而电容器组提供的是固定容量的容性无功。感性元件与几组电容器共同并联, 电容器组与基本等容量, 各自一个开关。既可控制容量输出, 也可控制投切, 而电容器的容量是固定投切的, 是不可调的。各组电容固定投入容性无功, 相对系统的感性无功产生一定剩余的容性无功, 而这部分剩余的无功则用来动态补偿。主控制器根据系统电压电流算出实时无功, 并根据‘小范围无功调节角度, 大范围无功投切电容’的原则来实现对系统无功的补偿。
2 动态无功补偿控制原理与实现策略
动态无功补偿装置是根据系统的实时无功和系统运行状态来实现的。根据系统无功, 控制系统可以控制和各个电容组, 实现以恒定无功为基本目标的控制策略。控制系统可根据面板上旋钮开关分别处于不同的状态。系统可独立运行的状态有两种, 分别是手动运行状态和自动运行状态。
手动运行状态是一种比较保守的半自动状态。在此状态下, 控制器根据系统的无功功率自行调整所发出的无功功率, 但不动态投切各个电容器组, 用户可根据系统无功来自行投切电容。Θmax和Θmin代表了运行过程中可控硅所能导通的最大角度和最小角度, 也代表了所能发出的最小感性无功和最大感性无功。在母线过压和欠压状态时, 视为故障并封锁脉冲。
自动运行状态是完全自动的运行状态。在此状态下, 控制器不但自动调整的发出感性无功, 而且在满足以下两种条件时, 会投切电容组以实现更大范围的无功调节。
(1) 如果且Nc≥1且, 且连续维持时间, 则切下一组电容器, 。
(2) 如果Θ=Θmax且Nc≤Nmax且, 且连续维持时间, 则投入一组电容器, 。
在自动运行状态下, 如果母线过压和欠压状态, 即仍视为故障并封锁脉冲。
其中, Θ为可控硅的导通角度, Qs为系统实时无功, Nc为运行过程中投入的电容组数, 其他涉及到的各个参数都是可设置的, 其含义如下。
Θmax为最大相角给定, 运行过程中可控硅允许的最大导通角度;
Θmin为最小相角给定, 运行过程中可控硅允许的最小导通角度;
Ugy为过压门限值。
Uqy为欠压门限值。
Qt为系统目标无功值, 由设定的最大无功和最小无功决定, 或由目标无功直接设定;
A为投切弹性系数;
Qc为电容器组容量;
Tc为投切去抖时间;
Nmax为最大电容器组数。
如果现场开关是各自独立的, 即和各组电容器各自对应一开关, 此时的电容器组投切是循环投切的。这样使得各组电容器均匀使用, 有利于延长电容器及其开关的寿命。投切去抖时间可根据电容充放电时间等现场情况灵活设置, 这样可以避免电容开关频繁动作。
3 结语
无功补偿能够优化电网系统, 提高电压质量, 提高电能的利用率。因此在配电网中进行无功补偿、提高功率因数和做好无功优化, 是一项建设性的节能措施。对于不同的无功功率, 要具体问题具体分析, 需要根据其无功功率的原理, 选择不同的无功补偿方法和装置, 能够有效提高无功功率因数, 降低线路损耗和配电变压器以及用户端的损耗, 使无功补偿应用获得最大的效益。因此, 无功补偿对于社会发展具有重要意义。
参考文献
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[2]申凤琴.电工电子技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2008:5 2-6 1.
无功补偿控制原理 篇2
由于UEA在水化、硬化过程中形成了膨胀结晶体水化硫铝酸钙，它具有填充、堵塞毛细孔、缝，改善孔结构和孔级配的作用。通过高压水银测孔仪测定：掺入UEA的水泥总空隙率为0.11Cm3/g，而水泥为0.21Cm3/g，减少近50%。从分布上来看，混凝土内部大孔减少，总空隙率下降，改善了混凝土结构。同时，UEA具有减水作用，降低大体积混凝土配合比用水量。
同时，掺加UEA的混凝土，在硬化过程中产生的膨胀作用，由于钢筋和邻位的约束，从而在结构内部产生了少量预压应力，工程实践证明，UEA系列产品替代水泥量在8—10%范围内，对强度影响不大，其膨胀率约2—3×10-4，在配筋率0.2—0.8%下，可在结构中建立0.2—0.7MPA预压应力，这一压应力大致可以补偿混凝土在硬化过程中温差和干缩初期产生的拉应力，从而防止或把混凝土裂缝减小到无害裂缝范围内（小于0.1mm），并由于在膨胀过程中推迟了混凝土收缩发生的时间，混凝土抗拉强度得以进一步增长，当混凝土开始收缩时，其抗拉强度已大致可以抵抗收缩应力，从而提高该时期混凝土抗裂性能，达到延长伸缩间距，实现超长、超厚抗裂的自防水混凝土的连续施工。
综上所述，在底板大体积混凝土配合比设计中掺加UEA的主要优点在于：
（1）膨胀带来预压应力，提高抗裂性能，从而延长伸缩间距。
（2）空隙率减小，提高密实度，提高抗渗性能。
（3）UEA具有减水作用，降低大体积混凝土配合比用水量。
1.光彩大市场基础工程概况
光彩大市场工程位于泰安市高铁新区，总建筑面积84926m2，框架结构，建筑功能集购物、娱乐、办公于一体。包括A、B、C、D、E五个楼座，为泰山大街上又一大型标志性建筑。
光彩大市场工程地下一层, 为一整体地下室，轴线尺寸为161×125.4m，基坑面积超过22000m2，主楼基础型式为筏板基础(A、B、D、E座底板厚1.4m，C座底板厚1.6m)，裙房及纯地下室部分为独立柱基，外墙为条形基础。主楼底板混凝土强度等级C40。裙楼及纯地下室：柱基、隔水板、条基为C35，抗渗等级S8。
2.配合比设计
配合比设计思路:
大体积混凝土优先采用低水化热水泥，但考虑到降低碱含量及冬季施工要求，经项目部与搅拌站、设计、监理及有关专家讨论，采用普硅42.5水泥，水化热通过掺加II级粉煤灰解决，根据有关试验资料表明，每立方米混凝土的水泥用量每增减10kg，其水化热引起混凝土的温度相应升降1～1.2℃。设计后浇带之间距离小于30m时，掺UEA为水泥用量的8%，大于30m时掺10%。如下表所示。
混凝土配合比：
塌落度控制在160-180mm。
考虑到底板混凝土浇筑面积大，每段周期较长（最长连续浇筑44小时）初凝时间定为15小时，终凝时间为18小时。
预防碱集料反应措施：
碱含量要求：混凝土含碱量（=水泥带入碱量+外加剂带入碱量+掺合料中有效碱含量）小于5kg/m3。
入模温度：20℃。
3.混凝土施工工艺
3.1后浇带砼浇筑
底板、外墙后浇带分为沉降后浇带和温度后浇带，按设计要求留置，沉降后浇带结构封顶后浇筑，凡后浇带之间距离大于30m的底板部分，经有关各方及专家讨论，决定不设加强带，采用整体补偿，即适当提高UEA的掺量。墙体砼UEA掺量为8%，所有后浇带UEA掺量均为10%，砼提高一个强度等级。
3.2养护
由于UEA膨胀剂必须在潮湿环境下才发生作用，所以必须保证底板表面的湿度，在砼浇筑以后及时养护。一期底板的施工在冬施期间，所以在底板表面及墙、柱插筋内部均采用塑料薄膜覆盖，减少水分蒸发，覆盖时砼表面不要出现暴露，且薄膜内有凝结水为佳，上铺2层阻燃草帘，起到减小温差，防冻保温效果。密切注意天气情况，五级以上大风天气，要用重物压住保温材料，防止薄膜内水分蒸发及砼受冻。
4.实施效果
无功补偿控制原理 篇3
关键词：施密斯补偿原理,预估模型,模糊控制,PID
1 引言
在现代工业控制过程中,许多被控对象具有纯滞后性质,这种性质引起控制系统产生较大超调或振荡。大滞后过程的控制问题一直是工业控制界中公认的难题之一。众多的学者对工业过程中纯滞后对象的控制问题进行了深入的研究,其中施密斯(Smith)提出了一种纯滞后补偿原理,被公认为是解决大滞后过程控制的有效方法。
从模糊控制原理上讲,单纯的模糊控制难以有效解决对于具有较大时间滞后对象的控制问题,而在模糊控制系统中引入施密斯预估控制,能有效提高模糊控制器对具有纯时间滞后对象控制能力。
2 施密斯补偿原理
在图1所示单回路控制系统中,D(s)表示调节器的传递函数,用于校正Gp(s)部分;Gp(s)e-τs表示被控对象的传递函数,Gp(s)为被控对象中不包含纯滞后部分的传递函数,e-τs为被控对象纯滞后部分的传递函数。
施密斯补偿的原理是[1]:将D(s)并接一补偿环节,用来补偿对象中的滞后部分。这个补偿环节称为补偿器(施密斯预估器),其传递函数为Gp(s)(1-e-τs),其中τ为滞后时间,补偿后的系统框图如图2所示。
图2中,由施密斯预估器和调节器D(s)组成的补偿回路称为纯滞后补偿器,其传递函数为,D'(s)即
经补偿后的系统闭环传递函数
分析式(2),式中的e-τs在闭环控制回路之外,不影响系统的稳定性,根据拉普拉斯变位移定理,e-τs仅将控制作用在时间坐标上推移了一个时间τ,控制系统的过渡过程及其它性能指标都与对象特性为Gp(s)时完全相同。经补偿后,消除了纯滞后部分对控制系统的影响。
图2还可以等效为图3。传统的施密斯预估控制中的控制器D(s)是一个P I D控制器,由于设计P I D控制器时需要掌握被控对象精确数学模型,因此控制对象具有时间且缺乏精确模型或参数时的P I D控制器难以实现。解决这个问题的有效方法是,利用模糊控制不需要掌握被控对象精确模型的特点,模糊控制器来取代传统PID控制器[2],组成如图3所示的预估模糊控制系统。图中的模糊控制器输出U(s)分两路送出,一路送往被控对象上;另一路加到被控对象不带滞后部分的模型Gp(s)上,输出不带滞后的信号ˆC(s),与给定值比较,得出偏差信号E(s)作为控制器的输入。
图3中的反馈信息ˆC(s)是由被控对象中不具有滞后部分Gp(s)产生的。在实际控制过程中,我们有时很难获得被控对象的精确模型,或由于各种原因被控对象的参数改变,使得系统得不到完全补偿,不能获得令我们满意的控制效果。模型预估控制方法。
3 模型预估模糊控制系统的构成[3]
参看图4,与传统的控制系统相比,系统中增加了预估环节和误差综合环节。控制器的输入为误差综合环节的输出
式中:EΣ(s)—综合误差;
E(s)=R(s)-C(S)—实际误差=给定值-反馈值;
E(ˆs)=R(s)-C(ˆS)—预估误差=给定值-预估值;
α—误差权系数,取值为[0,1]。
由(3)式可以看出,权系数α的值越大,综合误差EΣ(s)中实际误差E(s)所占的比例越大;若α的值越小,综合误差EΣ(s)中实际误差E(s)所占的比例越小,即预估数据在控制中所起的作用越大。
构成模型预估模糊控制系统的关键是找出一个被控对象的预估模型。因为在工程实际中,许多过程可以用一个二阶环节来近似,因此,被控对象为二阶欠阻尼环节时的预估模糊控制就显得很重要。下面我们就讨论被控对象的阶跃响应是欠阻尼时,采用预估模糊控制,该怎样设计它的预估模型,模糊控制器参数怎样设计才能获得满意的控制效果。
4 被控对象预估模型的建立
对于大多数被控过程来说,可以通过简单的实验获得它的基本特性数据,通常给被控的广义对象(将执行机构和被控对象看作一个整体)施加一单位阶跃输入,记录其响应曲线。例如某温度被控对象的阶跃响应曲线如图5所示,呈非阻尼上升状态,下面我们用近似方法求出被控对象的预估模型的传递函数[4]。
然后由G(s)求出预估模型Gy(s)
其中,T及æ分别为对象传递函数中的时间常数和阻尼比;Ty及æ分别为预估模型传递函数中的时间常数和阻尼比,系数K可以通过测试被控对象的输入、输出静态数据求出。
观察图5。由非阻尼阶跃响应曲线,可以测出上升时间tr=105-30=75(sec),峰值时间tp=140-30=110(sec)。由自动控制理论知
式中,ùTn=1/称为系统无阻尼自然振荡角频率。根据式(6)及式(7)及tr、tp的数值,计算出
单位阶跃响应的稳态值为120,则K=120。由此,被控对象的近似数学模型是
由G(s)确定预估模型Gy(s)时,保持阻尼比æ不变,而
若取Ty=5sec,则预估模型Gy(s)
注意到Gy(s)与G(s)相比,其时间常数减小且无滞后时间。
5 模糊控制器的设计
5.1 确定控制方案
从被控对象的阶跃响应曲线中可以看出,被控对象名没有稳态误差但有惯性特性,这里我们选择二维模糊PID控制器,参看图6。
5.2 输入、输出变量隶属函数及论域选择
⑴设计的模糊控制器采用所谓“标准”形式,即二输入、一输出变量模糊集论域均为[-6,6],采用常用的三角形隶属函数,如图7所示。
⑵偏差e(t)的论域及增益系数eK值选择
确定模糊控制器输入变量的论域需要根据专家的经验,一般认为温度控制系统偏差不超过20℃,所以我们确定偏差e(t)的论域为[-20,20],eK的初选值为20 6e⋅K=
则Ke=6/20=0.3(11)设计中,我们初步选定Ke=0.3。
⑶偏差变化e&(t)=de(t)/dt的论域及增益系数Kc的选择
图5中,上升时间tr=75S,e&的估计值为
因而,对于恒定给定来说,偏差变化率e&的最大值为1.6℃/S。我们选择e&时模糊集论域为e&的最大值为1.6℃/S的28%,即
则e的模糊集论域为[-0.45,0.45]℃/S。增益系数cK的初选值为
则cK=13.5
⑷模糊控制器输出u(k T)论域及增益系数uK的选择
由于模糊控制器采用增量输出方式,输出量为∆u(k T),论域为[-6,6],输出稳态值为120℃,
所以uK初选值为0.05
⑸增量积分系数iK的选择
在PID控制中,积分的作用就在于消除系统静态偏差[5],系统偏差较大时,系统由PD模糊控制器起调节作用,当系统偏差较小时,积分作用能够消除系统偏差。Ki选的大,调节过快,上升时间短,系统超调可能较大;Ki选的过小,过渡时间较长。图4.29中,增量积分控制环节的输入论域为[-6,6],当偏差e(t)=6时,初步设定增量积分系数为
5.3 控制规则表的制定[6]
控制规则表的制定需要根据专家的知识,规则的制定要满足一定的要求:
⑴从直觉上看,模糊控制算法应该总能为每个过程状态推理得到一个合适的控制作用,这个特性称作“完备性”,即不能有失控的情况出现。
⑵模糊控制规则的生成是基于人的经验,规则要服从不同的性能标准,即“一致性”。实践中,对规则的一致性进行检查,尽量减少出现互相矛盾的规则。表1为制定好了的控制规则表
6 模型预估模糊控制系统的仿真
我们采用MATLAB中的Simulink工具箱对设计好了的系统进行仿真。图8为阶跃输入时的仿真方框图。
需要说明的是,如果综合误差计算式(式3)中取á=1,即控制系统无预估作用,通过仿真可以看到阶跃响应时最大超调量达到90%。这是由于被控对象所具有的滞后作用,在动态过程中,反馈的是c(tô-)信号,造成不能及时控制当前的状态,不仅如此,而且趋于给定值需要较长的时间,这在实际工程中有时是不允许的。特别值得注意的是,即便系统暂时达到给定值,但只要有干扰的存在使其输出偏离给定值,由于上述的原因系统输出就又会出现较大的波动。所以这里我们选择α=2.0。
图9表示出预估模糊控制系统按照图8进行三次系统仿真后的结果。仿真时[8],给定值为120℃,固定一组模糊控制器参数,变动被控对象传递函数:(1)被控对象为具有纯滞后的二阶环节,时间常数T=29.4sec,纯滞后时间为ô=30sec;
(2)被控对象传递函数,时间常数为T=2 0 s e c,纯滞后时间为ô=50sec,/ôT=2.5为大的纯滞后被控对象;(3)被控对象为具有纯滞后的二阶环节时间常数为T=40sec,滞后时间ô=50sec。
数29.4sec,滞后时间30sec;(2)被控对象为具有二阶欠阻尼环节,时间常数20sec,滞后时间50sec;(3)被控对象为具有二阶欠阻尼环节,时间常数40sec,滞后时间50sec
图7.35为阶跃输入时,(1)、(2)、(3)不同情况下的系统输出响应曲线。注意到被控对象的时间常数较小时,阶跃响应曲线就上升的快,如曲线(2);注意到曲线(3),被控对象的时间常数增大时,阶跃响应曲线上升的慢,并且超调量较大。由图7.3 5的仿真响应曲线可以看出,在预估模型不改变、模糊控制器参数不改变的情况下,尽管被控对象的参数改变,系统响应输出仍然能够取得满意的控制效果,特别值得注意的是,系统输出过渡平稳,有效地克服了被控对象滞后作用的不利影响。
7 结束语
本文将施密斯预估补偿原理应用于模糊控制系统提出了预估模糊控制系统,并将其应用于具体实例得到满意的结果,这说明在实际工程中,只要克服了控制过程滞后的不利影响,适当调整模糊控制器的各项参数,就能取得良好的控制效果。
参考文献
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[7]蒙以正,MATLAB应用与技巧[M,]北京:科学出版社,1999
无功补偿控制原理 篇4
集成电路的不断发展对生活和科技产生重大影响。 根据摩尔定律 , 每18个月 , 集成电路的晶体管数量增加一倍 , 性能也提高一倍 , 但价格保持不变。集成电路正朝向着超大规模、甚大规模的方向发展。而推动这一发展的光刻机性能也不断提高[1]。国家在2006年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中将“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”明确为重大专项攻克60nm光刻关键技术。光刻机掩模台承载着待光刻的电路版图 , 和工件台按照一定比例的速度做同步运动 , 是光刻机控制系统的重要组成部分。掩模台由宏动台和微动台组成。宏动台由四个永磁同步直线电机构成 , 每侧对称固定连接两个直线电机动子 , 下方均匀铺设直线电机动子 , 做大范围、长行程、高速运动。掩模台宏动台共由4个永磁同步电机驱动 , 两侧电机的同步运行与否将不仅影响到宏动台的定位精度 , 更会不同步对宏动台框架产生扭矩致使其产生机械形变 , 造成机械损伤。
本课题基于补偿原理的同步补偿器将宏动台体两侧的位移差作为补偿量 , 叠加到滞后一侧的电机控制系统的给定系统给定信号中 , 实现两侧电机的同步控制[3,4]。
本文项目来源于国家重大科技专项02专项“极大规模集成电路制造装备与成套工艺”的子课题《双工件台光刻机样机的研发》, 以实际的工程课题为背景 , 具有重要意义。
2直线电机模型建立
本课题研究的光刻机掩模台宏动台机械结构图1所示 , 由四个永磁同步直线电机构成 , 台体框架两侧均匀对称分布两个直线电机的动子 , 下方固定直线电机定子。直线电机动子通过气浮动在定子上方 , 驱动宏动台体运动。
图2为永磁同 步电机的 工作原理 ,( 图a) 为在a-b-c坐标系下 , 转速正方向为逆时针方向 , 定子上A、 B、C三相绕组对称分布并为“Y”型连接 , 转子上安装永磁体 , 定子与转子之间通过气隙磁场耦合。在a-b-c坐标系中同步电机转子是对称性的 , 造成部分绕组电感系数是转子位置角的函数 , 电机的电压和磁链方程是一组与转子位置角有关的非线性时变微分方程 , 这给分析电机的动态性能带来了困难。所以建立d-q-o坐标系如图b) 所示 , 以逆时针为转速正方向 , 永磁体磁链定位d轴 ,q轴沿转速方向超前90°。
转子上安装永磁体 , 定子与转子之间通过气隙磁场耦合。在a-b-c坐标系中同步电机转子是对称性的 , 造成部分绕组电感系数是转子位置角的函数 , 电机的电压和磁链方程是一组与转子位置角有关的非线性时变微分方程[2], 这给分析电机的动态性能带来了困难。所以建立d-q-o坐标系如图b) 所示 , 以逆时针为转速正方向 , 永磁体磁链定位d轴 ,q轴沿转速方向超前90°。
通过对线圈电压和电流进行转换可以得到基于d_q轴的电压方程和电磁推力方程 :
d轴电压方程 :
q轴电压方程 :
其中Ld、Lq为电枢轴电感 ,Ld=Lq=L, 在电枢轴中p为极对数 ,R为电枢电阻 ,φf为定子磁钢在电枢中的耦合磁链 ,v为电机速度 ;
电磁推力方程 :
根据矢量控制原理id=0, 得电磁推力方程 :
其中KT为推力系数 ; 由 (2-4) 式可以看出电机的输出力与q轴的电流iq成正比 , 也就是说可以通过控制q轴的电流iq来实现对交流永磁同步直线电机输出力的控制。
由 (1)、(2)(4) 式 , 得电压平衡方程 :
其中 ,ke=φf·p为反电动势系数 ;
又有同步直线电动机的运动方程为 :
其中M为电机动子及负载的质量之和 ,μ 为摩擦系数 ,Fl(t,x) 为负载扰动。忽略掉电机的负载扰动和摩擦阻尼 , 变为 :
将 (5) 与 (7) 式进行拉普拉斯变换得出 :
在电机的驱动器内部一般会设计有电流环控制器 , 电流环控制器主要由负反馈电路来实现 , 使系统快速跟踪电流输入 , 增加系统抗干扰的能力 , 使经过整定后的电流尽可能的等于设定电流。常用的电流调节器为PI调节器 , 文中假设电流环环节为结合 (8)和 (9) 式得出电机的传递函数框图如图2-4所示。
由图3得出电机从电流到位移的传递函数为 :
3同步补偿器的设计
当四个电机共同作用于宏动台框架时 , 其受力情况如图4所示。如图4建立直角坐标系 , 则力F1、F2、F3、F4的作用点坐标分别为共同作用于宏动台时 , 其产生的转矩
将宏动台框架近似为一长度为a、宽度为b、高为h的均匀质量的长方体。求取其绕中心轴的转动惯量 :
由刚体转动定律有 :
由公式 (11)、(12)、(13) 得宏动台在四个力的共同作用下的转动角加速度为 :
对公式 (14) 中的求取两次积分即可得到宏动台框架的转角 θ, 则台体两侧的位移差为△ x=b·θ。 因此 , 将△ x作为补偿量叠加到滞后一侧的电机控制系统给定信号中 , 可以实现两侧电机的同步运行 , 这也就是本文中同步补偿器的设计思想[5]。
4仿真结果
包含同步补偿器的四电机同步控制系统结构如5所示 , 其Simulink仿真框图如图6所示。
将宏动台在四个力作用下运动产生的偏转角 θ 作为评价同步误差的变量 , 当给定输入一频率为5Hz、幅值为0.3m的正弦信号时 , 其同步信号如图7所示。当不加同步补偿器时 , 给定相同的输入信号 , 其波形如图8所示。
图7与图8中仿真获得的宏动台偏转角波形图进行对比可知 , 在不加同步补偿器时 , 平台偏转角是越来越大的 , 不会稳定在一定范围之内 , 此时只能通过机械限位等措施对宏动台框架进行方向限定 , 但如此宏动台框架对其一侧产生的压力较大 , 容易产生机械磨损。图中平台偏转角是不可控的 , 其主要原因是宏动台两侧电机的同步时开环的。
由图7知 , 当加入同步补偿器后 , 平台偏转角始终保持在3×10-5度≈ 0.18〃以内。因此 , 所设计的同步补偿器较为理想的实现了平台两侧电机的同步运行。
5结束语
本文提出的同步补偿器是将宏动台在四个永磁直线电机的作用力下产生的偏转角作为补偿量 , 叠加到滞后一侧给定信号中。通过仿真结果表明 , 设计的同步补偿器将宏动台的偏转角控制在3*10-5度以内 , 效果理想。
参考文献
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无功补偿原理及应用效果 篇5
关键词：无功补偿,线路损耗
1 交流电在通过纯电阻的时候, 电能都转成了热能, 而在通过纯容性或者纯感性负载的时候, 并不做功。也就是说没有消耗电能, 即为无功功率。实际负载一般都是混合性负载。这样电流在通过它们的时候, 就有部分电能不做功, 这就是无功功率, 此时的功率因数小于1, 为了提高电能的利用率, 就要进行无功补偿。
电网中的电力负荷如电动机、变压器等, 大部分属于感性电抗, 在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器、同步调相机等容性设备以后, 可以供给感性电抗消耗的部分无功功率, 也即减少无功功率在电网中的流动。因此可以降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗, 改善电网的运行条件。这种做法称为无功补偿。
无功补偿可以改善电压质量, 提高功率因数, 是电网采用的节能措施之一。配电网中常用的无功补偿方式为:在系统的部分变、配电所中, 在各个用户中安装无功补偿装置;在高低压配电线路中分散安装并联电容机组;在配电变压器低压侧和车间配电屏间安装并联电容器以及在单台电动机附近安装并联电容器, 进行集中或分散的就地补偿。
对供电企业来说, 线损率是供电企业的一个重要考核指标, 它的高低直接关系到企业的经济效益。电网的损耗分为管理线损和技术线损。管理线损通过管理和组织上的措施来降低;技术线损通过各种技术措施来降低。无功补偿是利用技术措施降低线损的重要措施之一, 在有功功率合理分配的同时, 做到无功功率的合理分布。按照就近的原则安排减少无功远距离输送。对各种方式进行线损计算制定合理的运行方式;合理调整和利用补偿设备提高功率因数。但在实际使用中, 对于采取就地无功补偿方式降低线损并没有得到科学的理解。有的电工嫌投入补偿电容后总电表转慢了, 就停掉了配电柜内的补偿电容器;有的嫌晚上电压高, 切掉线路补偿电容不再投入使用, 使得电网无功补偿现状“雪上加霜”。的确, 电容自身并不节电, 但是根据电工原理我们知道, 补偿电容在工作中电容电流可以抵消电感电流, 从而减少输配电线路中流动的电流, 进而减少电流引起的损耗及电压降。电表走慢了, 是因为减少了低压线路损耗, 晚上线路电压高, 可以通过调整变压器分接头调节输出电压来实现。
2 就补偿装置来说, 较高压补偿装置而言, 低压无功补偿装置具备以下几个优点:一是安装灵活方便, 对环境要求不高, 配套设备少, 维护维修方便, 安全要求较低;二是投资少, 由于电压等级低, 设备在市场上即可购买到, 投资仅是同容量高压补偿装置的30%~50%;三是投切灵活, 这也是它最大的优点, 可以根据线路无功电流的变化, 自动投入或切除电容, 达到无功的平衡。相对于高压补偿装置动辄几百千乏的投切来说, 使用低压自动补偿装置可以达到“无极变速”。因此, 在配电网中, 为减少线路损耗达到最佳经济效益, 应尽量减少无功功率的流动。并且无功补偿应以就地补偿为主, 高压线路中的补偿、变电站补偿为辅。
为说明采取低压自动无功补偿装置节能降损的效果, 现举例说明。
例1:某供电企业给甲厂加装470 kvar低压自动补偿电容柜, 设定补偿限值cosφ为0.95, 小于限值则自动顺序投入电容器组。如功率因数超前, 向线路反送无功功率, 则开始顺序切除电容器, 使功率因数在一个相对稳定的区域保持动态平衡。试机时一次电流1050 A, cosφ=0.7, 装置自动投入400 kvar后, 功率因数达到1, 一次电流变为750 A, 电流是补偿前的电流的70%, 即减少线路电流30%左右。
表1列出了补偿前后参数的变化。
注:按现场控制盘仪表指示。
例2:某供电企业给乙厂加装500 kvar低压自动补偿柜, 补偿前功率因数小于0.75, 线路电流1300 A, 自动补偿到功率因数为0.96后一次电流是1000 A, 减少线路电流25%左右。
根据电路原理, 线路的损耗与负荷电流的平方成正比。线路电流越大则损耗越大, 线路电流减小则线损相应减少。在例1中, 补偿前电流为I, 补偿后电流大约为0.7I。根据ΔP=3I?R, 补偿后的线路损耗为ΔP L=3 (0.7I) 2R=0.49×3I2R。即补偿后线路损耗仅为补偿前线路损耗值的49%, 线路损耗降低了大约51%左右。
例2中线路补偿后电流大约是补偿前电流的0.77, 所以补偿后的线路损耗大概是补偿前线路损耗的59%。
根据以上数据推算出补偿前后功率因数的变化与线路损耗变化的关系, 见表2。
按表2所示:例1功率因数从0.7提高到1, 补偿后的线路损耗为补偿前线路损耗的49%;线路功率因数从0.75提高到0.95后, 线路损耗为补偿前的63%, 降低线损效果明显。
用户低压端无功补偿装置一般按照用户无功负荷的变化自动投切补偿电容器, 达到动态控制的目的, 可以做到不向高压线路反送无功电能。在配电网中, 若各用户低压侧配置了足够的无功补偿装置, 则可使配电线路中的无功电流最小, 也使配电线路的有功功率损耗最小, 这是最理想的效果。另外, 线路中的无功电流小, 也使线路压降减少, 电压波动减少。
3 由此得出, 配电网中的用户端实现无功就地补偿是合理的无功补偿方式, 大力推广应用自动控制装置提高线路功率因数, 达到动态的管理, 这是理想的节能降损办法。否则, 即使在线路关口处的功率因数很高, 也不能有效地降低线路的有功功率损耗。
根据上述理论与实际应用情况, 供电企业可采用工业微电脑自动控制器控制电容的投切。控制器内设过电压保护, 可预防因系统过电压损坏电容器, 可自行设定投切限值、投切时间等。该补偿装置容量可根据现场需要进行配置。在实际使用中, 可根据仪表测量或通过理论计算方式确定应补偿的容量, 应用灵活方便, 尤其适合低压客户随机补偿使用, 可有效提高电机效率。亦可在农网中普及应用, 可大幅降低线损。
参考文献
[1]《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008.
无功补偿控制原理 篇6
国内电网中大量使用三相鼠笼型异步电机,电机是感性负载,其效率较低,起动时功率因数只有0.5左右,运行时只有0.86左右,则需用高压电容器的投切以提高功率因数,使其达到0.92~0.99,从而提高电网的使用效率。目前使用的无功功率补偿控制器90%以上是静态投切电容,如以功率因数检测、补偿的JKG×××型;以无功功率补偿的JKW×××型;以无功电流补偿的JKL×××型和以两个物理量以上检测、补偿的JKF×××型,多数为静态型的,基本上均以CPU检测相移、无功功率、无功电流,由CPU输出经控制继电器、继电器触点控制接触器,接触器触点控制电容器的投切,且以三相电容一起投切。
1 无功功率补偿控制器工作原理
1.1 静态无功功率补偿控制器
由于继电器、接触器的吸合过程有毫秒级延迟,因而无法进行电压、电流的过零投切,这种投切称为静态补偿,原理框图如图1所示[1,2]。
1.2 动态无功功率补偿控制器
动态无功功率补偿控制器其电压、电流采样与静态的完全一样,但其输出控制电容投切部分电路有较大的变化,采用可控硅与接触器触点并联后控制电容的投切。利用可控硅的快速导通特性,在电压过零点时投入电容,电流过零时切除电容,最大限度地避免了电容投切时的浪涌和谐波。
如图2所示为动态无功功率补偿控制器的原理框图。利用三相电压零点和电流零点检测电路,输入CPU的输入捕捉(CCP)功能引脚,由于目前CPU输入捕捉功能的时间分辨率较高,已达纳秒级,利用输入捕捉中断快速检测电压和电流零点。可控硅导通速度为微秒级,因而可在电压过零时投入电容,电流过零时切除电容。
电压过零时,可控硅先导通,将电容器投入电网延时20 ms后控制接触器触点闭合,短路可控硅;因可控硅正向压降较大,长期运行有能量损耗,且会发热,需对可控硅进行散热,而接触器触点闭合时接触电阻较小,补偿电容器投切瞬间由可控硅实现,而长期运行由接触器实现。电压过零时投入电容,降低了电容器上的电流浪涌。电流过零时切除电容,降低了电感上的过电压。
电流过零时,先触发可控硅,使可控硅导通,延时20 ms后,将接触器线圈断电,然后当电流过零时可控硅自动关断,将电容从电网上切除。电流过零时切除电容降低了电感上的电压浪涌。
图3为电流放大和电流零点检测电路,为提高电流较小时(如0.1In)测量精度,放大电路采用两路,小信号时放大,大信号时缩小。电流测量范围可达0~6 000 A,采用两级CT,第一级(CT1)的二级输出为5 A的0.2~0.5级电流互感器,变比K1为1~1 200倍。第二级(CT2)为5 A/5 m A的精密测量互感器。
CT1的变比K1可用键盘设定,最大为1 200倍,可测电流最大为6 000 A,其相移要小;CT2用相移小于15'、线性度为0.1%的玻莫合金做的测量互感器,变比K2为5 A/5 m A。电流放大信号与CPU的A/D通道相连,电流零点信号与输入捕捉(CCP)通道相连。图4为电压采样和电压零点检测电路。
电压采样采用2 m A/2 m A电压型电流互感器,用玻莫合金制成,其相移小于15',线性度0.1%。
图5为采用电压、电流零点检测的JKG×××型无功功率补偿控制器的波形图。
由电压、电流零点比较器输出方波的上升边作为输入捕捉信号,电压零点中断起动定时器计时,电流零点中断停止计时,通过时差“t”可计算电压与电流之间的相移(φ)。
因电网频率不一定是50 H z,因此在测量电压、电流相移的同时,需测量电压周期(T),然后计算相移角。
式中:T为电压波周期,用输入捕捉功能测量两个电压零点上升边终端之间的时差;t为电压波与电流波零点的时差,即相移时差;X为电压与电流的相移角(°)。
由X查表得cosφ,即功率因数。
2 电压、电流互感器同相同名端自动调整功能
为方便用户使用,一旦用户将电压或电流互感器同相同名端调错时,计算机仍能自动调整;但不同相之间接线错误时,不能自动调整。
1)电压波在前,电流波在后,极性正确,系统为感性,滞后。
当,则t'=t,。
T为电压周期(ms);t为电压零点与电流零点之间的相移时差(ms),相位调整前的时差;t'为调整后的相移时差;φ为电压与电流之间调整后的相移(°),按cosφ设定目标值与实测值之差进行电容投切。
2)电流波在前,电压波在后,极性正确,系统为容性,过补偿,超前。
电流超前电压,电压零点上升边作第一次捕捉中断,开始计时;电流零点上升边作第二次捕捉中断,停止计时,即为t。实际相移时差为t'=T-t。
电流过零时逐只切除电容,达cosφ目标时停止。
因此可得如下结论,以自动调整电压、电流互感器的同相同名端:
(1)感性;,则t'=t,滞后,极性正确。
(2)容性;,超前,电压或电流互感器极性接反。
(3)感性;,滞后,电压或电流互感器极性接反。
(4)容性;,t'=T-t,超前,极性正确,过补偿。
计算机测量时,需将电压波零点上升边作为输入捕捉的第一个中断,起动定时器计时,并使能第二个输入捕捉中断,当第二个输入捕捉中断(电流波零点上升边输入捕捉)时停止计时。
3 应用
动态无功功率自动补偿装置利用双向可控硅的快速导通特性,当计算机检测到电压波过零点时,立即触发可控硅,将补偿电容接入电网,由于电压为零,因而电容上无浪涌冲击电流,不会使电网产生浪涌冲击电流,既减少了冲击电流对电容器的过热,也极大地减少谐波的产生,可控硅导通20 ms后,将相应的接触器通电吸合,可控硅脱离电网;
当电流波过零点时,将电容切除,正常运行时接触器为吸合状态,先在可控硅触发极加入信号,使可控硅处于导通状态,20 ms后使接触器断电,电流波过零时瞬间切断可控硅(将可控硅触发极信号撤消),由于电流过零时切除电容,系统中电感上的过电压会下降。正常运行时由接触器实现,电容投切时由可控硅完成,这将极大地减少电容投切时对电网造成电流、电压浪涌和谐波,延长了电容器的使用寿命,同时接触器闭合,分断时均在可控硅导通状态下进行,分断时触点不会产生电弧,因而接触器的容量可减小,其使用寿命也将大幅度提高。而可控硅只在瞬时接通和断开,其功率也勿选得过大。
笔者2002年参观德国汉诺威展览时,国外几乎全部使用动态无功功率补偿装置,不再用静态补偿,而国内则反之,大量使用静态补偿,而较少使用动态补偿。
一般企业的配电系统不使用无功功率补偿装置时,其功率因数为0.5~0.8,使用无功功率补偿装置后可提高到0.92~0.98。每个配电系统都有一套无功功率补偿柜,目前国内使用的多数是静态的,电容投切对电网容易造成电流、电压浪涌和谐波,因而应大力推广动态无功功率补偿装置。
摘要：分析了目前国内广泛使用的静态无功功率的使用情况和缺点,设计了一种动态无功功率自动补偿装置。利用CPU检测电网的无功功率、功率因数或无功电流,并将可控硅与接触器并联后对补偿电容进行投切,利用可控硅的快速导通特性,实现电压过零投入,电流过零切除的动态补偿。该补偿装置可最大限度地减少电容投切过程中的电压、电流浪涌。
关键词：动态无功补偿装置,电压过零,电流过零
参考文献
[1]GB/T 15576—2008低压无功功率静态补偿装置总技术条件[S].
无功补偿控制原理 篇7
常用无功电源有发电机、同步补偿机和安装静电电容器。所谓“无功”并不是无用的电功, 许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的, 如配电变压器、电动机等, 它们都是依靠建立交变磁场和感应磁通而需要电功率称为无功功率。
2 发电机
2.1 当发电机处于过励状态, 向系统发出感性滞后的无功功率, 同时发出有功率, 迟相运行, 属于正常运行, 若励磁电流愈大, 向系统输送的无功和定子电流愈大, COS￠则愈小, 此时最大励磁连续电流不应超过转子的额定电流。应用:电网中的电力负荷, 如电动机、变压器和电弧炉等, 大多属于电感性负荷, 这些电感性的设备, 在运行过程中, 不仅需要向电力系统吸收有功功率, 还同时吸收感性无功功率, 当发电机发出无功功率不能满足电网对无功功率的要求时, 就会导致电网电压降低, 这对用户是不利的。
2.2 发电机处于欠励状态, 向系统吸收感性无功功率, 同时发出有功功率, 属于进相运行, 励磁电流愈小, 从系统吸收无功功率愈多, 定子电流愈大, COS￠则愈小。应用:在节假日, 午夜等低负荷的情况下, 如果不能有效吸收剩余的无功电流, 线路电压会上升。可见发电机是通过改变转子励磁电流来调整无功负荷, 发电机功率因数低于额定值时, 发出无功增大, 励磁电流将会增加, 发电机过热。发电机功率因数高于额定值时, 发出无功降低, 汽轮机出力降低, 随之降低了锅炉出力, 节省了原料和电耗, 发电机损耗降低, 发电机温升降低了, 降低了厂用电率。缺点是发电机运行不稳定。
3 人工改善功率因数的一般方法有, 同步补偿机和安装静电电容器
4 工作原理
4.1 同步补偿机是空载运行的同步电动机, 通过调节直流励磁电流, 同步补偿机从电网取用的无功功率也受到调节。同步补偿机在过励时, 从电网吸取容性无功功率, 也就是向电网供给所需感性无功功率, 即功率因数是超前的, 是就地供给负载所需的感性无功功率, 避免无功功率远程输送, 并减少线路损耗和电压降, 提高电网功率因数, 减轻发电机负担。同步补偿机欠励时除了从电网吸收有功功率外, 还要从电网吸收感性无功功率, 即功率因数滞后的。同步补偿机优缺点:可控制功率因数和网路电压, 大功率用电设备上可采用同步补偿机补偿方法, 同步补偿机价格很贵, 有功损耗大, 运行维护复杂。
4.2 对于于感性负载, 安装静电电容器是为了提高用电设备功率因数, 降低负载电流, 理论上是并入适当电容器C, 使无功电流与负载的无功电流互相抵消补偿一部分, 使电路的总无功功率减小, 从而提高功率因数。
4.3 静电电容器补偿方式分为低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。
低压个别补偿:就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器分散地与用电设备连接。低压集中补偿:是将低压电容器, 通过低压开关接在配电变压器低压母线侧, 根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。高压集中补偿:是将并联电容组直接装在变电所的6-10KV高压母线上的补偿方式, 适用于供电线路末端或用户变电所, 补偿装置根据负荷大小自动投切, 从而合理提高了用户的功率因数, 减少线损。
5 电容无功补偿装置设计、安装与调试
我公司分别于2006年11月8日、2007年5月24日对5#厂用变压器和1#厂用变压器安装电容无功补偿装置, 属于低压集中补偿, 2台厂用变压器额定容量为1000KVA、额定电压6300/400V。2台厂用变压器选用的电容无功补偿装置是由智能化控制器, 根据厂用电负荷变化, 实时进行自动补偿。举例说明5#厂用变压器安装电容无功补偿装置设计、安装与调试
5.1 设计:
已知:变压器额定容量S=1000KVA我公司发电机功率因数COS￠=0.8
解:变压器额定功率P=S×COS￠=1000×0.8=800KW
系统功率因数COS￠为0.8, 把功率因数提高到0.97, 计算需要补偿电容器的容量Q为:
Tan￠av1:补偿前功率因数正切值Tan￠av2:补偿到规定的功率因数正切值
选每个电容器的标准容量为20千乏, 其容量个数为:
N=400÷20=20个
通过计算选10组电容器, (2个并接一起为一组) , 自愈式并联电容器型号:BKMJ0.44-20-3额定容量:20Kvar额定电压:0.44KV额定电流:26.2A额定频率:50HZ连接方式:角接
5.2 控制器型号:选用JKL7AE/BE/CE智能无功功率自动补偿控制器。
5.3 安装与调试:
组装后无功补偿器电源接到5#厂用变压器低压母线侧, 送电调试, 首先在智能无功功率自动补偿控制器上设置参数:
COS￠设定值为0.97
延时设定值为16秒
过压设定值为430V
以上三个参数设定后, 按设定键使自动运行指示灯亮, 本机进入自动运行.#5厂用变压器投无功补偿装置前, 负荷电流300A, 功率因数为0.88, 投后负荷电流无变化, 功率因数升到0.97, 不节能, 找原因。通过调整负荷, 用#5厂变带#4、#5厂变负荷, 这时负荷电流升到1200A, 功率因数从0.88升到0.97, 这时#5厂用变压器负荷电流补偿前、后仍无变化.通过分析后把#5厂用变压器低压侧母线A相安装2000/5电流互感器, 互感器二次与无功补偿控制器连接, 没投无功补偿器前#5厂用变压器低压侧负荷电流220A, 投无功补偿装置后, 功率因数从0.83升到0.97, 负荷电流降到180A, 电容器组投2组。无功补偿装置投入运行后, 检查发现负荷三相熔式开关和电容切换接触器过热。运行一周后电容切换接触器CDC9-6311 63A崩坏, 按载流量所选接触器额定电流63A大于电容器组额定电流52.4A, 为合格 (一台接触器控制一组电容器投切) 。拆下接触器检查, 发现触头有烧焊现象。分析原因:为负荷不稳, 电容器组补偿频繁, 接触器频繁动作投入、切除, 电容器组有冲击涌流和操作过电压。接触器容量选小了, 后把负荷三相熔式开关RT18-63N更换成CD-BZ-125D100, 100A断路器, 把CDC9-631163A接触器更换成CDC9-9511 95A, 开关、接触器增容后对#5厂用变压器无功补偿柜测温, 配电室环境温度20℃, 接触器温度为43℃, 断路器温度为40℃, 整改后无功补偿装置运行正常。
5.4 调试经验举例说明:
例如在无功功率自动补偿控制器上设定COS￠设定值为0.99, 延时设定值为16S, 如果#5厂用变压器负荷实际功率因数在0.99 (滞后) 、1、0.99 (超前) 在这个范围内, 此时控制器没有控制信号发出, 这时已投入的电容器组不退出, 没投入的电容器组也不投入, 当负荷增加, 瞬间检测到滞后信号, 这时负荷COS￠下降到0.95 (滞后) , 检测到COS￠不满足设定值要求时, 16S后将一组电容器组投入, 并继续监测COS￠如还不满足要求, 控制器则延时16S, 再投入一组电容器组, 直到满足功率因数设定值0.99为止。当负荷减小时, 瞬间检测到超前信号, 如COS￠为0.95 (超前) 那么控制器延时16秒就逐一切除电容器组, 直到满足功率因数设定值0.99为止。要遵循的原则就是先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如负荷稳定在设定值范围内, 控制器没有控制信号发出, 功率因数无变化。
5.5#5厂用变压器投入电容无功补偿装置参数抽查统计: (见表1)
5.6 经济效益分析:
#5厂用变压器投入无功补偿器后, 通过运行统计平均每小时负荷电流下降85A, 每年节约电能:Ap=P×T=1.732×U×I×COS￠×T=1.732×380×85×0.97×8760=475364KWh
摘要：结合无功电源工作原理及应用与电容无功补偿装置设计、安装与调试展开论述。
热补偿封隔器的原理及应用 篇8
关键词：注汽质量,封隔器,热补偿,密封,注汽
1、前言
孤岛稠油油藏为馆陶组稠油油藏,油层埋藏深度一般在1050-1450米,油层厚度一般在3-15米,油层岩石胶结疏松、易出粉细砂,渗透率一般在0.2-2.0um2,泥质含量4-35%,蒙脱石含量47-63%。原油分布平面上顶稀边稠、纵向上上稀下稠、50℃地面粘度一般在2000-20000MPa.s,部分井由于反相乳化,生产粘度达到100000MPa.s以上。
稠油注汽的好坏直接影响了稠油区块的生产。2009年12月-2010年,共对19口注汽井进行了参数测试,18口井油层干度为0,平均在717m处干度为0,注汽质量差。
造成目前注汽质量差的原因主要为:
(1)热敏封隔器问题。
孤岛采油厂热采井使用的热敏封隔器均为K331型,全部为供应处方圆公司生产,因没有修复手段,所有封隔器使用一次后就报废,由于缺乏相应的验证手段,加上隔热管的隔热效果难以得到保证,因而封隔器的密封效果无从得知。
(2)补偿器伸缩管无法隔热、热损失较大。
针对热采封隔器密封效果差且补偿器伸缩管不隔热的问题,引进了热补偿注汽封隔器,实现了注汽封隔器与补偿器一体化,该封隔器密封效果好,在注汽过程中减少了热损失,提高了注汽井底干度。
2、热补偿封隔器的构造及原理
热补偿注汽封隔器是在热敏金属扩张式封隔器的基础上改进而成的,同时结合了井下补偿器的工作原理,使其在注汽过程中既能密封油套环形空间又能起到补偿的作用。具有坐封时间短,解封迅速可靠和密封效果好的特点。
(1)热补偿封隔器的构造
热补偿注汽封隔器,包括丢手机构及与其依次连接的密封机构、座封解封机构。丢手机构包括旁通短节、剪切销钉、连接丝环、内箍、球座、外套、打捞头、锁块;密封机构包括连接环、密封环、铅球、中心管、销钉、锁环、锁环套;座封解封机构包括锁紧套、钢套、止退锁块、下活塞、上、下锥体、卡瓦托、卡瓦、卡瓦箍、挡环、锁块环、解封锁块、连接套、连接套锁块、连接销钉;连接于座封解封机构上的补偿机构,包括由连接销钉与连接套相连接的外筒,外筒中安设的内筒和连接于外筒下端的堵头。隔热伸缩管穿过密封机构、热敏封隔器,隔热伸缩管下部与热敏封隔器上的下接头联接,隔热伸缩管由外管和内管组成,外管和内管之间有密封的环空。隔热伸缩管上的外管和内管之间密封的环空内充满隔热物质。
(2)热补偿封隔器工作原理:
当井内注入蒸汽时:
①蒸汽从密封器内壁与伸缩管外壁之间进入总成储气仓并产生压力,该压力推进锥体位移,强迫密封器之密封件扩张,实现油套环空密封。
②隔热管在热力作用下膨胀伸长,迫使伸缩管在密封器内腔滑动,从而实现补偿。
③总成之伸缩管为二级结构,内管外壁有硅酸铝、铝铂和玻璃棉包裹,外管与内管之间夹层充满惰性气体,实现了隔热。
热补偿注汽封隔器规格:Φ89
适应温度:-30—360℃
工作压力:≤25MPa
应用范围:内径157.1—161.7mm套管
图1热补偿注汽封隔器结构示意图
3、现场应用分析
2010年现场应用热补偿注汽封隔器提高注汽质量2口井GD2-26-604、GD2-25P532,措施有效率100%,注汽质量有了明显改善,措施前2口井平均在井下515m处干度为0,措施后GD2-26-604井在井下990m处干度为0,而GD2-25P532测试工具下到1300m后,仍有干度,测得干度8.12%。下图是热补偿注汽封隔器现场实施示意图:
具体应用情况如下表:
从现场应用情况来看,注汽质量有了明显改善,其中R5-16测试工具下到1300m,测得干度8.12%,效果显著。
2口井开井后,平均日油7.1吨,累计产油1590.7吨,2口井上周期平均日油4.3吨,措施后单井平均日增油2.8吨,累计增油727.4吨,效果显著。且应用热补偿注汽封隔器平均单井减少应用热补偿1套,减少了作业投入,节约了作业成本。
通过应用热补偿注汽封隔器,有效减少了注汽过程中的热量损失,提高了蒸汽的热效率,从而提高了注汽效果及油井产量,且节约了作业成本,具有良好的经济效益和社会效益。
4、结论
(1)热补偿注汽封隔器在注汽过程中既能密封油套环形空间又能起到补偿的作用,节约了作业成本,具有隔热效果好,坐封时间短,解封迅速可靠和密封效果好的特点。
(2)热补偿注汽封隔器结构简单,现场使用方便,便于进一步扩大推广应用范围。
(3)现场应用证明,热补偿注汽封隔器减少了注汽过程中的热量损失,提高了蒸汽的热效率,从提高了注汽效果及油井产量,推广应用前景广阔。
参考文献
[1]李卫忠.K331RT-150高温热采封隔器的研制与应用[J].钻采工艺,2004, (03).
[2]佘庆东.封隔器模拟检验装置研究[J].国外油田工程,2004,(03).
[3]届艳飞,李承森,孙雨.新型压裂防卡封隔器的应用[J].钻采工艺,2004, (06).