本发明专利技术公开一种宽频变功率管道电磁除防垢装置及其扫频控制方法。本发明专利技术属于石油、天然气生产领域。所述装置包括保护模块、可调整流模块、充电电阻模块、滤波模块、电压测量模块、H桥模块、电流测量模块、线圈、线圈温度测量模块、电源模块、控制单元、管道、现场工业电源输出端子。所述方法包括线圈的工作方波频率由扫频范围和扫频周期决定，方波的幅值由电压变化范围决定；装置既可以工作在扫频模式，又可以工作在固定频率输出模式；对晶体管和线圈的温度进行实时监控。本发明专利技术所述的装置与方法具有操作简单灵活、扫频范围宽、功率范围宽、可靠性好、除垢率高等特点，普遍适用于油田各种复杂的管道现场环境。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种宽频变功率管道电磁除防垢装置及其扫频控制方法。本专利技术属于石油、天然气生产领域。所述装置包括保护模块、可调整流模块、充电电阻模块、滤波模块、电压测量模块、H桥模块、电流测量模块、线圈、线圈温度测量模块、电源模块、控制单元、管道、现场工业电源输出端子。所述方法包括线圈的工作方波频率由扫频范围和扫频周期决定，方波的幅值由电压变化范围决定；装置既可以工作在扫频模式，又可以工作在固定频率输出模式；对晶体管和线圈的温度进行实时监控。本专利技术所述的装置与方法具有操作简单灵活、扫频范围宽、功率范围宽、可靠性好、除垢率高等特点，普遍适用于油田各种复杂的管道现场环境。【专利说明】
本专利技术涉及一种石油、天然气生产领域的除防垢装置及方法，具体是一种宽频变功率管道电磁除防垢装置及其扫频控制方法。
技术介绍
在油田进入中、高含水期，注水开发过程中，注入水与储层内的水会发生复杂的化学变化，当水中杂质以及离子浓度很高时，会在井下泵、管柱、井筒、集输管线及水处理设备上结垢，影响油田正常的生产。油田除防垢主要是采用物理、化学和工艺三种方法。 电磁除防垢技术做为一种物理法处理技术，具有由于操作简单、成本低、无需添加化学药剂等优点，日益引起人们的关注。设定频率除垢是目前普遍采用的方法，工作人员首先用专用仪器采集水的电导率、PH值、流速、碳酸盐硬度、管道材质尺寸等数据，然后根据这些数据设定电磁除垢仪的最佳工作电压和输出频率参数，电磁除垢仪工作在设定的工作条件下进行除垢和防垢。由于油田生产管路数量众多，且水质环境复杂多变，每次除垢时都需要工作人员用专用仪器采集所有数据，然后设定电磁除垢仪的工作参数，这使得除防垢工作繁重，操作复杂，极不方便。油田生产上使用电磁除垢仪进行除防垢以工作人员采集数据、设定最佳参数测量为主。而且，除垢仪长期工作，或某些意外情况(比如渗水使仪器短路)，可能会导致除垢仪的关键电子元件晶体管过度发热，当温度高于某一阈值的时候，晶体管会被烧坏，缩短了除垢仪的寿命。 经对现有技术的文献检索发现，中国技术专利“一种自动调整频率的高频电磁除垢阻垢设备”(申请号201220190895.6)，公开了一种可以自动测量水的电导率、温度和PH值等各种参数、自动调整输出频率的除垢设备，具有良好的除垢效果，但各种传感器使得设备成本较高，而且传感器需要经常维护更换，否则传感器的误差使得设备不能输出最佳的工作频率。中国专利技术专利“通用变频电磁除垢仪及其除垢方法”(申请号201210428632.9)，仍然是一种需要工作人员测量各种参数，并将参数进行输入以输出最佳频率的除垢仪。中国专利技术专利“一种调频电磁除垢仪”(申请号201210099966.6)和中国技术专利“智能电子变频水处理器”(申请号201120059143.1)，也是需要工作人员手动输入各种参数才能输出最佳的工作频率。中国技术专利“输水管道扫频电磁除垢装置”(申请号201220356495.8)，公开了一种频率从40— 400Hz依次循环变化的除垢装置，该装置频率范围较窄，不适合油田的复杂水质环境，而且没有涉及频率变化和时间的关系。在“一种新型电磁除垢仪”(申请号201120239097.3)的中国技术专利中，低频线圈和高频线圈只能产生低频磁场和高频磁场两种磁场，满足不了油田生产除防垢的需要。 中国专利技术专利“通用变频电磁除垢仪及其除垢方法”(申请号201210428632.9)、“一种调频电磁除垢仪”(申请号201210099966.6)和技术专利“输水管道扫频电磁除垢装置”(申请号201220356495.8)，只对线圈进行了对线圈进行了保护，没有对晶体管进行过压保护。专利“带温度、过流保护的变频变向电磁场阻除垢装置”(申请号201120001943.8)对晶体管进行了温度保护，但温度传感器测量的是晶体管散热片的温度，如果晶体管的温度短时间内上升，由于温度传导需要时间，温度传感器是检测不到这个短时间的温度变化的。 由于不同条件下水的温度、流速、硬度、黏度、PH值不同，其内部的自然频率就不同，所以其共振频率也不可能相同。试验证明，频率信号的变化规律、幅值等直接影响着除垢效果，要获得最佳除垢坊垢效果，必须在足够短的时间内施加足够范围的频率，而且频率的幅值是变化的，才能确保使任何水质条件下的水分子产生共振，从而达到理想的除垢、防垢的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前电磁除防垢装置中存在的上述问题，提供一种直接检测晶体管温度的宽频变功率管道电磁除防垢装置及其扫频控制方法，具有可靠性高、操作简单灵活、工作频率宽以及适用油田水质环境等特性，并满足上述
技术介绍
中的不足，以满足油田生产管道除垢的需求。 本专利技术是通过以下技术方案实现的:一种宽频变功率管道电磁除防垢装置，包括保护模块、可调整流模块、充电电阻模块、滤波模块、电压测量模块、H桥模块、电流测量模块、线圈、线圈温度测量模块、电源模块、控制单元、管道、现场工业电源输出端子，其中:所述的保护模块连接现场工业电源输出端子、可调整流模块和电源模块。保护模块防止浪涌电压窜入宽频变功率管道电磁除防垢装置对可调整流模块和电源模块造成损坏，及当电路出现短路等故障的时候，自动断开；所述的可调整流模块连接保护模块、充电电阻模块、电流测量模块和控制单元。可调整流模块将工业交流电转换为和控制单元的控制模拟信号成正比的脉动直流信号；所述的充电电阻模块连接可调整流模块、母线和控制单元。上电的瞬间，充电电阻模块限制滤波模块由于充电而引起的电流突变，保护可调整流模块，一段时间之后，控制单元控制充电电阻被短路，使得母线直接和可调整流模块相连；所述的滤波模块在充电电阻模块之后，连接母线和地线。滤波模块平滑母线上的脉动直流信号；所述的电压测量模块连接母线、地线和控制单元，在滤波模块和H桥模块之间。电压测量模块将滤波之后的电压大小转变为模拟信号传给控制单元；所述的电流测量模块连接可调整流模块、地线和控制单元。电流测量模块将地线上电流的大小转变成模拟信号传给控制单元；所述的线圈连接H桥模块、线圈温度测量模块和管道。线圈缠绕在管道上，H桥模块输出的方波信号流经线圈，在管道内部产生高频振荡磁场；母线上的电压经H桥模块逆变成方波后，加载在线圈上，线圈中会有电流产生，当母线上的电压变化时，线圈上方波的幅值发生变化，线圈上的电流也变化，即功率也发生了改变；所述的线圈温度测量模块连接线圈和控制单元。线圈温度测量模块将线圈的温度转变为模拟信号，并将该模拟信号传递给控制单元。 所述的电源模块连接保护模块和控制单元，为控制单元的各个模块供电。 所述的H桥模块连接母线、地线、线圈和控制单元。控制单元控制H桥将滤波之后的直流信号逆变成频率可变的方波信号，该方波信号供给线圈，直流信号经地线形成回路；所述的H桥模块包括:四个晶体管(分别为Ql、Q2、Q3和Q4)、热敏电阻、四个浪涌吸收模块(分别为P1、P2、P3和P4 )和H桥驱动模块，其中:所述的晶体管Ql连接母线和晶体管Q2，晶体管Q2连接地线和晶体管Q1，晶体管Ql和晶体管Q2同时连接线圈的一端；晶体管Q3连接母线和晶体管Q4，晶体管Q4连接地本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种宽频变功率管道电磁除防垢装置，包括保护模块(2)、可调整流模块(3)、充电电阻模块(4)、滤波模块(5)、电压测量模块(6)、H桥模块(8)、电流测量模块(7)、线圈(9)、线圈温度测量模块(10)、电源模块(12)、控制单元(11)、管道(15)和现场工业电源输出端子(1),其特征在于：所述的保护模块(2)连接现场工业电源输出端子(1)和可调整流模块(3)；所述的可调整流模块(3)还连接充电电阻模块(4)、电流测量模块(7)和控制单元(11)；所述的滤波模块(5)连接有母线(13)和地线(14)；所述的电压测量模块(6)连接母线(13)、地线(14)和控制单元(11)；在滤波模块(5)和H桥模块(8)之间由母线（13）和地线（14）连接；所述的H桥模块(8)还连接线圈(9)和控制单元(11)；所述的电流测量模块(7)还连接地线(14)和控制单元(11)；所述的线圈(9)还连接线圈温度测量模块(10)和管道(15)；所述的线圈温度测量模块(10)还连接控制单元(11)；所述的电源模块(12)连接保护模块(2)和控制单元(11)；所述的控制单元（11），还连接充电电阻模块（4）和线圈温度测量模块（10）；所述的现场工业电流端子(1)连接现场的工业电网和保护模块(2)。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，龚倩倩，王文杰，张振海，
申请(专利权)人：上海大学，山东广聚德机电设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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