一种基于液电脉冲增产装置的变压器参数获取方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于液电脉冲增产装置的变压器参数获取方法，包括根据变频器的输出电压、磁芯种类、变压器的工作温度、油水混合物的击穿电压和液电脉冲增产装置的要求，设定磁芯的内径和外径、变压器的变比、变压器原边电流有效值、绕组电流密度、变压器的最大工作磁密、变压器的最大原边伏秒数；初始化磁芯个数；计算原边绕组和副边绕组导线的截面积、磁芯的有效截面积、原边绕组匝数、副边绕组匝数；进而计算窗口利用系数，如果满足设计要求，则停止计算，否则更新磁芯个数重复上述步骤；本发明专利技术综合考虑变压器的体积大小、耐高温特性、适用复杂波形电压激励因素，使本发明专利技术提供的基于液电脉冲增产装置的变压器参数设计方法更具有适用性。

A Transformer Parameter Acquisition Method Based on Hydraulic-Electric Pulse Increasing Device

【技术实现步骤摘要】
一种基于液电脉冲增产装置的变压器参数获取方法
本专利技术属于变压器领域，更具体地，涉及一种基于液电脉冲增产装置的变压器参数获取方法。
技术介绍
随着油田开采程度的不断深入，地层压力下降，油层渗透率降低，油井内非溶性盐类的沉积会堵塞渗油通道，从而导致油井产量下降，特别是对于低渗透油田而言，产油量下降更为严重，甚至可能造成停产。液电脉冲增产技术是一种以高压脉冲放电产生冲击波，作用于油层的新型解堵增产方法，它具有无二次污染、占井时间短、操作简便等优点，在国内外油田中得到了日益广泛的应用。变压器是液电脉冲增产装置中必不可少的一部分，主要起到电压变换和能量传输的作用。油井下的工作环境具有温度高、空间狭小、距离地面远的特点。一般变压器的散热措施能够使温度保持在较低水平，从而保证变压器的正常工作，而在高温环境下工作时，磁芯的磁特性会受到严重的影响，从而造成变压器电能传输性能的改变，难以长时间可靠地工作。一般变压器没有形状和体积的限制，所以体积较大，但是油井的空间有限，对变压器的体积和形状有较大的限制。因此，需要设计一种能够耐受井下高温的小型化中频变压器。考虑到油井下的特殊的工作环境，传统的变压器设计方法不再适用，所以需要将传统设计方法进行改进，获取一种井下中频变压器的参数设计方法。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于液电脉冲增产装置的变压器参数获取方法，旨在解决因现有变压器参数未基于变压器体型小、耐高温和激励电压谐波成分大的需求获取，导致液电脉冲增产装置无法适用于油层的解堵增产的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于液电脉冲增产装置的变压器参数获取方法，包括：(1)根据变压器的工作温度及磁芯种类，设置变压器的最大工作磁密和绕组的电流密度；并根据油井宽度和液电脉冲增产装置的要求，设置变压器的直径、磁芯的体积参数和原边电流有效值；同时基于变压器的多种谐波的电压激励，计算变压器的最大原边伏秒数；(2)根据最大原边伏秒数、变压器的直径、磁芯的体积参数、最大工作磁密、变压器的变比、原边电流有效值和绕组的电流密度，计算原边绕组匝数、原边绕组导线截面积、副边绕组匝数、副边绕组导线截面积、磁芯的窗口面积；(3)根据原边绕组匝数、副边绕组匝数、原边绕组导线截面积、副边绕组导线截面积和磁芯的窗口面积，计算窗口利用系数；(4)对比窗口利用系数与预设值，若窗口利用系数小于预设值，完成参数设计；否则，执行步骤(5)；(5)通过设置磁芯个数n＝n+1，更新原边绕组匝数、副边绕组匝数；返回步骤(3)；其中，初始设定n＝1。优选地，所述原边绕组导线截面积为：Ax1＝I1/j其中，I1为原边电流有效值；j为绕组的电流密度；Ax1为原边绕组导线截面积。优选地，所述变压器的变比为：k＝u2/um其中，k为变压器的变比；u2为油水混合物的击穿电压；um为变压器的最大输出电压。优选地，所述副边绕组导线截面积为：Ax2＝Ax1/k其中，Ax2为副边绕组导线截面积；Ax1为原边绕组导线截面积；k为变压器的变比。优选地，所述油井宽度与变压器直径之间的关系为：dt＜W/2所述磁芯的体积参数包括磁芯的内径、磁芯的外径和磁芯的高度；所述变压器直径、磁芯的内径和磁芯的外径之间的关系为：dt-do＞0.5di其中，dt为变压器直径；W为油井宽度；do为磁芯的外径；di为磁芯的内径。优选地，所述磁芯为环形磁芯时，磁芯的窗口面积为：Aw＝πdi2/4其中，di为磁芯的内径；Aw为磁芯的窗口面积。优选地，所述变压器的原边绕组匝数为：N1＝λ1m/(BmS)所述副边绕组匝数为:N2＝kN1其中，N1为变压器的原边绕组匝数；N2为变压器的副边绕组匝数；λ1m为变压器的最大原边伏秒数；Bm为最大工作磁密；S为磁芯的有效截面积；k为变压器的变比。优选地，所述窗口利用系数为：Ku＝(N1Ax1+N2Ax2)/Aw其中，Ku为窗口利用系数；N1为变压器的原边绕组匝数；N2为变压器的副边绕组匝数；Ax2为副边绕组导线截面积；Ax1为原边绕组导线截面积；Aw为磁芯的窗口面积。优选地，获取变压器的最大原边伏秒数的方法为：(1)根据变频器的输出电压，计算各周期内的变压器的原边伏秒数；所述变压器的原边伏秒数为：λ1＝∫u1dt其中，u1为变频器的输出电压；λ1为变压器的原边伏秒数；(2)筛选各周期内变压器的最大原边伏秒数。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：(1)本专利技术提供的变压器参数设计方法充分考虑液电脉冲增产装置在工作时井下空间的限制，按照对装置的要求设计磁芯的高度、变压器的直径以及原边电流的有效值，极大地缩小变压器的体积；同时井下工作一般温度较高，对绕组的电流密度影响较大，因此，本专利技术从电流密度出发进行参数设计，因此，本专利技术提供的变压器参数设计方法充分考虑了井下空间的限制及工作温度对变压器的影响。(2)由于在液电脉冲增产装置中，变压器的激励电压不再为正弦波，可能是众多谐波的合成的复杂波形，因此，本专利技术加入原边伏秒数的计算，使本专利技术提供的变压器参数设计方法适用于复杂波形电压激励下的变压器参数设计。附图说明图1是本专利技术提供的液电脉冲增产装置结构示意图；图2是变压器结构示意图；图3是本专利技术提供的变压器参数获取方法流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，液电脉冲增产装置包括三相电源、变频器、电缆、变压器、整流回路、充电电容、开关和放电间隙；所述三相电源的输出端与变频器的输入端连接；变频器的输出端连接电缆；变压器通过原边绕组和副边绕组对其电缆与整流回路进行电压调节；整流回路输出端的电压施加充电电容，对其充电；工作时关闭开关，充电对放电间隙放电；其中，u1为变频器输出电压；u2为油水混合物的击穿电压；从图1可以看出，在液电脉冲增产装置中变压器作为输出端与输入端电压的调节是不可或缺的组成部分。在液电脉冲增产装置中通常采用如图2所示的变压器结构，其中变压器采用的磁芯为环形磁芯，针对图2所示的变压器，本专利技术综合考虑变压器的体型大小、耐高温特性、适用复杂波形电压激励等因素，提出了一种基于液电脉冲增产装置的变压器参数设计方法。如图3所示，本专利技术提供了一种基于液电脉冲增产装置的变压器参数获取方法，包括：(1)根据变频器的输出电压u1，计算变压器的最大原边伏秒数λ1m；根据磁芯种类、变压器的工作温度，设定磁芯饱和磁密Bs和变压器的最大工作磁密Bm；根据油井宽度W，设置变压器的直径dt、磁芯的内径di和磁芯的外径do；根据变频器的最大输出电压um、油水混合物的击穿电压u2，计算变压器的变比k；根据液电脉冲增产装置的要求，设置原边电流有效值I1和磁芯的高度h；根据变压器工作环境的温度，计算绕组的电流密度j；(2)根据磁芯的内径di和外径do、磁芯个数n和磁芯高度h，计算磁芯的有效截面积S和磁芯的窗口面积Aw；根据原边电流有效值I1和绕组的电流密度j，计算原边绕组导线截面积Ax1；(3)根据最大原边伏秒数λ1m、最大工作磁密Bm和磁芯的有效截面积S，计算原边绕组匝数N1；(4)根据变压器的变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液电脉冲增产装置的变压器参数获取方法，其特征在于，包括：(1)根据变压器的工作温度及磁芯种类，设置变压器的最大工作磁密和绕组的电流密度；根据油井宽度和液电脉冲增产装置的要求，设置变压器的直径、磁芯的体积参数和原边电流有效值；同时基于变压器的多种谐波的电压激励，计算变压器的最大原边伏秒数；(2)根据最大原边伏秒数、变压器的直径、磁芯的体积参数、最大工作磁密、变压器的变比、原边电流有效值和绕组的电流密度，计算原边绕组匝数、原边绕组导线截面积、副边绕组匝数、副边绕组导线截面积、磁芯的窗口面积；(3)根据原边绕组匝数、副边绕组匝数、原边绕组导线截面积、副边绕组导线截面积和磁芯的窗口面积，计算窗口利用系数；(4)对比窗口利用系数与预设值，若窗口利用系数小于预设值，完成参数设计；否则，执行步骤(5)；(5)通过设置磁芯个数n＝n+1，更新原边绕组匝数、副边绕组匝数；返回步骤(3)；其中，初始设定n＝1。

【技术特征摘要】
1.一种基于液电脉冲增产装置的变压器参数获取方法，其特征在于，包括：(1)根据变压器的工作温度及磁芯种类，设置变压器的最大工作磁密和绕组的电流密度；根据油井宽度和液电脉冲增产装置的要求，设置变压器的直径、磁芯的体积参数和原边电流有效值；同时基于变压器的多种谐波的电压激励，计算变压器的最大原边伏秒数；(2)根据最大原边伏秒数、变压器的直径、磁芯的体积参数、最大工作磁密、变压器的变比、原边电流有效值和绕组的电流密度，计算原边绕组匝数、原边绕组导线截面积、副边绕组匝数、副边绕组导线截面积、磁芯的窗口面积；(3)根据原边绕组匝数、副边绕组匝数、原边绕组导线截面积、副边绕组导线截面积和磁芯的窗口面积，计算窗口利用系数；(4)对比窗口利用系数与预设值，若窗口利用系数小于预设值，完成参数设计；否则，执行步骤(5)；(5)通过设置磁芯个数n＝n+1，更新原边绕组匝数、副边绕组匝数；返回步骤(3)；其中，初始设定n＝1。2.如权利要求1所述的变压器参数获取方法，其特征在于，所述原边绕组导线截面积为：Ax1＝I1/j所述副边绕组导线截面积为：Ax2＝Ax1/k其中，Ax2为副边绕组导线截面积；Ax1为原边绕组导线截面积；k为变压器的变比；I1为原边电流有效值；j为绕组的电流密度。3.如权利要求1或2所述的变压器参数获取方法，其特征在于，所述油井宽度与变压器直径之间的关系为：dt＜W/2所述磁芯的体积参...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，张赫，刘思维，林福昌，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42