原油脫水是石油生產過程中一個不可缺少的重要環(huán)節(jié)。由于各地原油組成成分、含水率差異很大,因此各個油田采用的原油脫水方法也不盡相同。其中,電脫水是目前各大油田普遍采用的原油脫水方法之一。電脫水是在含水原油內部建立高壓電場,在電場力作用下使原油中水滴的沉降速率大大加快,最終實現(xiàn)油水分離。 本課題是針對各大油田對實驗室使用的自動化程度較高的小型原油電脫水系統(tǒng)的實際需求而展開的。通過閱讀大量文獻,結合以往科研實踐,設計了一套基于單片機控制的原油電脫水系統(tǒng),進行了如下工作: 首先,本文對各種原油電脫水方法進行了概述,重點介紹了國內外原油電脫水方法的發(fā)展狀況。在此基礎上,對原油及其乳化液的物理性質進行了闡述,并針對原油乳化液的性質,重點論述了原油電脫水的脫水機理。 第二,本文利用電力電子技術、現(xiàn)代控制技術、單片機技術對原油電脫水系統(tǒng)硬件進行了設計與開發(fā)。此系統(tǒng)能夠進行高壓交流與高壓直流原油脫水,具有自動調壓、自動恒溫、過流保護、過壓保護等功能。 第三,本文對原油電脫水系統(tǒng)的虛擬面板進行了設計。該平臺能夠將原油脫水過程中電極間油水混合液的電參數(shù)變化情況以曲線的形式顯示在計算機上,并能夠進行試驗數(shù)據的保存、分析,為研究原油電脫水提供便利。 最后,本文利用開發(fā)出的系統(tǒng)進行了高壓直流、高壓交流原油電脫水試驗,并對各次試驗電極間油水混合液的電參數(shù)變化情況進行了分析、比較,試驗證明本原油電脫水系統(tǒng)可以應用于各個油田對原油電脫水的科研之中。
【學位單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2007
【中圖分類】：TP368.12
【部分圖文】：

鎖存器 (74HC373) ：由于 89C51 的 P0 口既是地址總線的低 8 位，又要做數(shù)據總線端口，這樣只能分時使用。P0 作地址總線輸出低 8 位地址后，必須由鎖存器鎖存起來，然后才能用于數(shù)據總線。譯碼器 (74HC138) ：74HC138 是 3-8 譯碼器。此類譯碼器的 8 個輸出端最多只有一個為低電平。將 74HC138 不同的輸出端與 89C51 外圍不同芯片的使能端相連，這樣就能通過 89C51 改變 74HC138 的輸入來對外圍工作芯片進行選擇。數(shù)據緩沖器 (74HC244) ：選用 74HC244 作擴展輸入，是為了解決 89C51與外圍設備之間速度不匹配的矛盾，同時起到隔離和緩沖作用�？撮T狗電路 (IMP813) ：由軟件連續(xù)發(fā)送一定間隔的脈沖，一旦該脈沖停止或漏發(fā)，看門狗電路就立即輸出一個脈沖信號并將此脈沖接至單片機的復位端，強行使系統(tǒng)復位，恢復程序運行，防止整個系統(tǒng)死機[37]。89C51 單片機外圍電路設計如圖 3-4 所示。

圖 3-5 TLC5615 接線圖Fig.3-5 The schematic diagram of TLC5615 circuit.4.2 晶閘管觸發(fā)電路設計傳統(tǒng)的原油脫水電壓調節(jié)裝置多由分立元件構成，正、負觸發(fā)脈沖分兩行移相控制，由于元件的分散性，不可能將兩路觸發(fā)脈沖的相位始終保持80°相位差上，這將導致晶閘管導通角不等，使變壓器初級出現(xiàn)直流激磁分量。這對變壓器的正常運行是極其不利的。為了消除觸發(fā)脈沖相位不對影響，本裝置采用 TCA785 晶閘管移相觸發(fā)集成電路。TCA785 是德國西門子公司開發(fā)的第三代晶閘管單片移相觸發(fā)集成電路其他芯片相比，TCA785 具有以下優(yōu)點[41]：1.溫度適用范圍寬；2.對過零點的識別更加可靠；3.輸出脈沖整齊度好，移相范圍更寬。TCA785 的基本引腳波形如圖 3-6 所示。其中 5 腳為外接同步信號端，檢測交流電壓過零點。10 腳為片內產生的同步鋸齒波，其斜坡最大及最小

圖 3-6 TCA785 基本引腳波形圖Fig.3-6 The waveform of pins of TCA785將 TCA785 的 14 腳和 15 腳輸出信號連接到光耦合雙向晶閘管驅OC3020 后，對兩支雙向晶閘管的觸發(fā)腳進行控制，即可完成對 220 V 的移相控制。具體電路如圖 3-7 所示。

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