能量收集电源在石油工业中的应用
石油在工业中的作用
石油在工业中的作用石油是一种重要的化石燃料，被广泛应用于工业领域。
它的作用不仅体现在能源方面，还在许多工业过程中发挥着重要的作用。
本文将从多个角度探讨石油在工业中的作用。
石油作为一种主要的能源来源，在工业生产中起着至关重要的作用。
石油可以被用作燃料，为发电厂、工厂和机械提供动力。
它的高热值和易于储存的特性使得石油成为首选的能源选择。
石油燃烧产生的热量可以转化为电能或机械能，推动各种工业设备的运转。
石油在化工工业中也发挥着重要的作用。
石油是许多化工产品的基础原料，如塑料、橡胶、纤维和化肥等。
通过石油提炼和加工，可以获得各种有机化合物，为化工行业提供必要的原料。
塑料制品广泛应用于日常生活和工业生产中，橡胶产品被用于制造轮胎和密封件，纤维制品则用于纺织和服装产业。
此外，石油还可以用于生产各种化学品，如润滑油、涂料和颜料等，为工业生产提供必要的辅助材料。
石油在交通运输行业中起着至关重要的作用。
石油燃料被广泛应用于汽车、飞机、船舶和火车等交通工具中。
汽车行业是石油消耗量最大的领域之一，石油燃料为汽车提供动力，使其能够行驶。
飞机和船舶等大型交通工具也主要依赖石油燃料进行运行。
此外，石油还用于制造润滑油和润滑剂，以减少机械摩擦和磨损，保护交通工具的运行效能。
石油还在农业和农产品加工中发挥着作用。
石油被用作农业机械的燃料，如拖拉机和农用发电机等。
农业生产过程中的许多化学品和农药也是由石油提炼和加工而成。
石油还被用于农产品的加工和运输过程中，如农产品的包装、运输和储存等。
石油还在建筑和建材工业中发挥着重要作用。
石油被用于制造建筑材料，如沥青、沥青混凝土和防水材料等。
石油产品还被用于建筑涂料、胶水和胶粘剂等。
这些材料和产品在建筑过程中起着保护和装饰的作用，提高建筑物的质量和耐久性。
总结起来，石油在工业中的作用是多方面的。
它是重要的能源来源，为工业生产提供动力。
石油还是化工工业的基础原料，用于生产各种化学品和化工产品。
集肤效应电伴热在石油工业中的应用
送 工艺并对管道 经行保温绝 热 。近几 年集肤效应 伴热作 为一项新 的管道加热 输送技术 出现，它 的基本原理 、集肤效 应伴热装置 的基本构 成和技术特 点与工程计 算方 法 及其更多的应 用给输油气 管道加热效 率的提高带 来一线曙 光。 ［ 关键词］ 电伴热 集肤 效应伴热 输 油气管道 中图分类号 ：Ｔ ６ 文 献标 识码 ：Ａ 文章编 号：１ ７ －７ ９ ２ １ ）０ ２ １ ７ ２ Ｅ ６ １ ５ ７（ ０ ０ １ ０ １ —０
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（ ）加 热 均匀 。集 肤效 应 伴热 首 尾 端 的加 热温 度 是均 匀 的 ，不 会 出 ２ 现 局部 过热 现象 ，随 着输 油管 道距 离 的加 长提 高加 热 电压 即可 。 （ ）装 置 一体 化 。 伴热 管 可 实现 工 厂 预制 化 ，减 少 了工程 量 ，缩 短 ３
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式 中：
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集肤 效应 伴热 的构 成示 意 图
一
每 米散 热 功率 ，Ｗ ｍ ／；
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一
３集肤 效应 伴热 的原 理 集肤 效应 电伴 热 是基 于 “ 集肤 效 应 ”和 “ 近效 应 ”两 个 电磁场 效 应 邻 而形 成 的 伴 热 技 术 。所 谓 “ 肤 效 应 ”， 就 是在 交流 电流 通 过 碳 钢 导 体 集 时 ，电流 渐趋 集 中在 导 体表 面 通 过的 一种 现 象 ， “ 近 效 应 ”是 一对 通 过 邻 反 向等 电流 导 体 问 的 一种 电磁 现 象 。当 交 变 电流 经 电缆 通 过 伴 热 管 管 壁
时 ， 由于 电 荷 问 的相 互 作 用 ，在 管 线 上 的 电荷 都 集 中于 管 线 内壁 的 薄 层
石油公司工作人员的可再生能源技术应用
石油公司工作人员的可再生能源技术应用近年来，随着全球气候变化问题和能源安全意识的增强，可再生能源逐渐成为人们关注的热点话题。
作为石油公司的工作人员，我们应积极探索和应用可再生能源技术，推动我国能源结构的转型升级，实现绿色低碳发展。
本文将探讨石油公司工作人员如何应用可再生能源技术，减少对化石燃料的依赖，推动可持续发展。
一、太阳能技术在石油公司中的应用太阳能技术是目前应用最广泛的可再生能源技术之一。
石油公司可以利用太阳能热发电系统，将太阳能转化为电能，为公司自身提供电力支持。
此外，石油公司还可以在建筑物上安装太阳能光伏板，通过太阳能光伏发电系统将太阳能转化为电能，减少对外部电力供应的需求。
二、风能技术在石油公司中的应用风能技术是另一种重要的可再生能源技术。
石油公司可以在海上或其他适宜地点建设风力发电场，利用海风或陆上风力资源发电。
这不仅能减少石油公司对传统电力的依赖，还能为当地提供清洁能源。
此外，石油公司还可以在公司园区或工厂附近安装小型风力发电设备，为公司的供电系统提供可再生能源。
三、地热能技术在石油公司中的应用地热能技术是一种可以持续供给热能的可再生能源技术。
石油公司可以利用地热能技术为公司的加热和制冷系统提供能源支持。
通过合理利用地下热能，石油公司能够减少对传统能源的消耗，降低运营成本，实现可持续发展。
四、生物质能技术在石油公司中的应用生物质能技术是一种广泛应用于能源领域的可再生能源技术。
石油公司可以利用废弃物和农作物秸秆等生物质资源进行利用，通过生物质能发电、生物质颗粒燃料等方式提供能源支持。
此外，石油公司还可以通过生物质能源的应用，减少公司运营过程中产生的废弃物，降低环境污染。
五、水力能技术在石油公司中的应用水力能技术是一种利用水资源发电的可再生能源技术。
石油公司可以通过建设水力发电站、水力蓄能系统等方式利用水能资源，为公司供电和储能。
水力能技术具有较高的可再生性和稳定性，对于石油公司来说，是一种可行的可再生能源选择。
油田余热资源的利用第二类吸收式热泵在油田节能领域上的应用
随着入 口和经济 的迅速增长 ， 剧了矿物能源的消耗和枯竭 ， 加 导致 环境 的污染和破坏 ：因此 ， 人们正以极大的努力去寻找能源的 路 。出 路无非是两个 ， 一是开发新能源 ； 二是节约能量消耗。 到 目前 为止， 直 节 能技术一方面是以热力学第一定律 为基础 ， 从量的方面着手 ， 少各种 减 损失 和浪费 ， 这是 目前人们较熟悉的 。 另一方面是从热力学第二定律出 发， 从质 的 方 面 着 手 研 究 ， 用 低 位 能 源 （ 气 、 地 、 、 阳 能 、 业 利 空 土 水 太 工 废热等 ） 代替一部分高位能源（ 、 油 、 煤 石 电能等 ）以达到节约高位 能源 ，
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科技信息
专题 论 述
油 田宗 热 姿 源 的 利 用 第 二 类 吸 收式 热 泵 在 油 田 节 雒领 域上 的 应用
冀 东油 田油 气集输公 司 沈 洪 冀 东油 田机 械 公 司 张 浩
［ 摘 要］ 本文通过对 以 ＬＢｒＨ 为工质对 的第二类吸收式热泵 即吸收式 变换 器的结构组成 、 ｉ ０ 工作 原理 及技 术特点的分析 ． 讲解 了 第二类吸收式热 泵在石 油工业 节能领域的广泛应 用。并通过对 多方资料的研究学 习， 出了第二类吸收式热泵在 节能、 得 环保 工作 中 具 有 着很 大的 实 际意 义 ｊ ［ 键 词 ］ｉｒ Ｈ１ 溶 液 第二 类 吸 收 式 热 泵 低 温 位 余 热 关 ＬＢ ～ ０
油田余热资源的利用第二类吸收式热泵在油田节能领域上的应用
１．引言随着人口和经济的迅速增长，加剧了矿物能源的消耗和枯竭，导致环境的污染和破坏。
因此，人们正以极大的努力去寻找能源的出路。
出路无非是两个，一是开发新能源；二是节约能量消耗。
直到目前为止，节能技术一方面是以热力学第一定律为基础，从量的方面着手，减少各种损失和浪费，这是目前人们较熟悉的。
另一方面是从热力学第二定律出发，从质的方面着手研究，利用低位能源（空气、土地、水、太阳能、工业废热等）代替一部分高位能源（煤、石油、电能等），以达到节约高位能源的目的。
在石油工业中，存在着大量低温位工业余热（100℃以下）。
这些余热由于不能被生产工艺过程所直接利用，大部分都被排到了环境中，这不仅造成了巨大的能源浪费，而且也造成了环境的热污染。
由于第二类吸收式热泵（也称为吸收式热变换器，Absorption heat transformer ）能将部分低温位余热（大约占整个低温位余热的50%左右）提升到较高的温位，所获得的这部分高温位热在一些场合下可以为生产工艺所利用，从而节省生产中所使用的大量加热蒸汽，其节能效果十分可观。
因此，有关第二类吸收式热泵方面的理论研究与工业开发愈来愈受到人们的关注。
２．第二类吸收式热泵2.1第二类吸收式热泵工作原理图1第二类吸收式热泵原理图A-吸收器C-冷凝器E-蒸发器G-发生器HE-热交换器P1-溶剂泵P2-溶液泵1，2，3…10物流号图2溴化锂第二类吸收式热泵循环在h －X 图上的表示第二类吸收式热泵的工作原理如图1所示。
LiBr-H 2O 溶液在发生器G 里通过工业余热加热使工质水进行汽化，工质水汽化后生成过热低压水蒸汽进入冷凝器C 中冷凝，冷凝放出热量被循环冷却水带走。
经泵P1将冷凝水送入到蒸发器E ，在蒸发器中通过工业余热加热，水再次汽化变成高压饱和水蒸汽，高压饱和水蒸汽进入吸收器A 中，被来自发生器的浓LiBr-H 2O 溶液所吸收，吸收放出的高温位热可用来产生水蒸汽或高温水供工艺使用，也可用来加热其他工艺流体。
热泵循环在石油化工中的应用
热泵循环在石油化工中的应用石油化工行业作为现代工业的重要组成部分，对于能源的需求量较大。
传统的能源供应模式已经无法满足石油化工生产过程中的高耗能需求，这就需要寻找一种高效和环保的能源供应方式。
近年来，热泵循环技术的应用在石油化工行业得到了越来越广泛的推广和应用。
一、热泵循环技术的基本原理热泵循环技术是一种利用热力学原理，通过外部能源的输入，将低温热能转化为高温热能的技术。
其基本原理是通过热泵循环剂对热能进行循环输送，实现制热和制冷的效果。
它利用了热力学中的热流动和相变原理，通过循环往复的过程，将低温热能吸收到制冷剂中，并将这部分热能通过能量转换装置输入到目标区域，实现热能的提供。
二、1. 锅炉热泵循环在石油化工过程中，锅炉是一个重要的热能供应设备。
传统燃煤锅炉由于燃料消耗、废气排放等问题受到越来越多的限制。
而热泵循环技术可以利用空气、水、土壤等低温热源，通过热泵循环机组将这些低温热能转化为高温热能供应给锅炉，大大提高了能源的利用效率，并降低了对传统能源的依赖。
2. 分离热泵循环在石油化工生产过程中，常常需要进行物料的蒸馏、精炼和分离工序。
传统的分离工艺常常消耗大量的能源，而热泵循环技术的应用可以显著降低能源消耗。
例如，通过利用低温废热进行分离、回收和循环利用，可以提高能源利用率，减少对环境的影响。
3. 热泵循环在储运系统中的应用石油化工行业的石油和化工品储运过程通常需要大量的冷却和加热。
传统的冷却和加热设备不仅耗能较高，而且会产生大量的废气和废热。
热泵循环技术的应用可以提供高效的冷却和加热手段，通过对废热的回收和利用，减少了能源的浪费，降低了环境污染。
三、热泵循环技术在石油化工中的优势1. 高效节能热泵循环技术利用低温热源提供高温热能的转换效率高，能够大幅度提高能源利用效率。
与传统能源供应方式相比，热泵循环技术可以将能源消耗降低20%以上，有效减少了能源的浪费，实现了节能目标。
2. 环保低碳热泵循环技术利用可再生能源提供热能，不产生污染物和废气排放，有利于改善环境。
节能技术在能源与动力工程中的运用
节能技术在能源与动力工程中的运用摘要：能源是经济发展的支撑，随着社会能源需求增加，能源与动力工程的能源需求量也较大，借助节能技术有利于提升能源应用价值，降低能耗和污染。
本文分析了能源与动力工程中节能技术的主要类型，探讨了能源与动力工程中存在的不足，并从煤炭资源节能技术应用、石油资源节能技术应用、新能源节能技术应用等方面了解节能技术在能源与动力工程中的应用情况，最后阐释了能源与动力工程中节能技术的未来发展，以期提升节能技术在能源与动力工程中的应用效率，满足节能减排需求，为能源与动力工程的全新发展提供思路。
关键词：能源与动力工程；节能技术；发展；应用将节能技术应用于能源与动力工程，有利于减少工程运营中的能源浪费现象，保证能源、能量之间的转化效率，提升能源利用率。
现阶段传统能源的使用逐渐减少，各类清洁能源的发展势头较强，不过工业应用仍然以传统能源为主，新型能源尚处于发展的初级阶段，在实践中的应用不足。
因此需要加强传统能源节能技术开发和应用，提升能源利用效率，降低污染和能耗，保证自然环境生态的同时促进经济发展。
1.能源与动力工程中节能技术的主要类型1.1空压机余热回收技术空压机余热回收技术是通过安装余热回收装置实现冷热交换，完成电能和热能转化，进而回收热能。
空压机余热回收技术将回收的能量用于加热或者其他途径。
由此可以看出，空压机余热回收技术可以将散掉热能收集起来，提升热能利用率，防止出现热能白白浪费的情况。
1.2变频调速技术变频调速技术是通过变频设备实现的，技术应用可以改变电源输出频率，从而控制整个电机。
一般来讲，泵类设备和风机装置的应用频率较高，是工业生产中的重要工具。
不过，该设备应用中能源的消耗量较大，不仅增加企业生产成本，也造成了严重的生产污染。
利用变频调速技术可以有效降低泵类设备和风机装置的能耗，提升了生产成本控制能力，增加了企业收益。
2.能源与动力工程存在的不足2.1煤炭资源使用中存在污染和浪费煤炭能源是传统能源中的代表，是工业发展的主要应用能源，为各类事业发展提供动力。
同轴电缆在石油与天然气开采中的应用
同轴电缆在石油与天然气开采中的应用简介：石油和天然气是现代工业的重要能源来源，对于保障能源供应和经济发展至关重要。
在石油和天然气的开采过程中，电力供应和通信传输起着重要作用。
同轴电缆作为一种主要的电力和通信传输介质，在石油和天然气开采中发挥着重要的作用。
本文将介绍同轴电缆在石油和天然气开采中的应用，并探讨其优势和挑战。
一、电力传输应用1. 供电系统在石油和天然气开采中，供电系统必须稳定可靠，以保障生产的正常进行。
同轴电缆作为电力传输的一种重要方式，被广泛应用在油井平台、输油管道和天然气处理厂等场所。
通过同轴电缆供电，可以满足不同设备的电能需求，将电能经过井下变压器进行升压和隔离，最终供应给井下设备，保障生产的连续性和高效性。
2. 电动机驱动在石油和天然气开采过程中，各种泵、压缩机、风机等设备需要电动机驱动。
而同轴电缆可提供稳定的电力传输，以满足这些设备的驱动需求。
与传统的电缆相比，同轴电缆的阻抗匹配特性使得其能够减少电能损耗，提高电能传输效率，推动设备的高效运行。
二、通信传输应用1. 数据传输在石油和天然气开采过程中，传感器和监测设备的应用非常广泛，用于实时监测井口压力、温度、流量等信息。
同轴电缆提供了可靠的通信传输通道，可将数据从井下传输到地面控制中心，向操作人员提供及时准确的数据，支持决策和控制操作。
2. 视频监控石油和天然气开采中需要对井口和设备进行实时监控，以确保生产安全。
同轴电缆可以用于传输视频信号，支持实时监控系统的建设。
通过安装摄像头和监控设备，可以实时监测生产区域，及时发现并处理潜在安全隐患，确保生产的安全可控。
三、同轴电缆的优势与挑战1. 优势同轴电缆具有较好的抗干扰能力和传输质量，能够在恶劣的环境条件下稳定工作。
此外，同轴电缆在电力传输和通信传输中都具有较低的能耗，有利于节约能源和降低运营成本。
此外，同轴电缆的安装维护相对简单，可实现远距离传输，提高生产效率。
2. 挑战虽然同轴电缆在石油和天然气开采中有着广泛的应用，但也面临一些挑战。
电气机械系统的智能石油应用
电气机械系统的智能石油应用随着科技的不断进步，电气机械系统在石油行业中的应用越来越广泛。
智能石油应用作为一种新兴技术，正逐步改变着石油行业的传统面貌。
本文将详细探讨电气机械系统在智能石油应用中的各个方面，包括钻探、采集、处理和运输等。
电气机械系统在钻探中的应用在石油钻探过程中，电气机械系统起着至关重要的作用。
钻机的核心部分是电动机，它通过驱动钻杆旋转来实现钻探作业。
与传统的燃油机械相比，电动钻机具有更高的能效和更低的排放。
此外，电气机械系统还可以实现对钻井参数的实时监测和调整，从而提高钻井效率和安全性。
钻探过程中，还需要对地下的地质情况进行监测和分析。
电气机械系统在这方面也发挥着重要作用。
通过地质录井仪等设备，可以实时获取地下的岩芯、岩石物理性质等信息，为钻探决策提供有力支持。
同时，这些设备还可以对钻井过程中的故障进行预警，从而降低故障风险。
电气机械系统在石油采集中的应用在石油采集过程中，电气机械系统同样发挥着重要作用。
采油设备，如抽油机、注水泵等，都是基于电气机械系统实现的。
这些设备可以提高石油开采效率，降低人力成本。
此外，电气机械系统在石油采集过程中还可以实现对油井产量的实时监测和分析。
通过智能化的监测系统，可以实时获取油井的生产数据，如产量、含水率等。
这些数据对于评估油井的生产状况、制定合理的生产策略具有重要意义。
电气机械系统在石油处理和运输中的应用在石油处理和运输过程中，电气机械系统也发挥着重要作用。
石油处理过程中，需要对石油进行脱水、脱硫等处理，这些处理过程往往依赖于电气机械设备。
同时，在石油运输过程中，电气机械系统可以实现对石油管道的实时监测和维护，确保石油运输的安全和稳定。
此外，智能化的电气机械系统还可以实现对石油储存和输送过程中的故障进行预警和处理。
例如，通过安装在石油管道上的传感器，可以实时监测管道的安全状况，及时发现和处理泄漏等故障。
电气机械系统在智能石油应用中具有广泛的应用前景。
电机在石油化工设备中的应用有哪些新进展
电机在石油化工设备中的应用有哪些新进展石油化工行业作为国民经济的重要支柱产业，其生产过程复杂且对设备的要求极高。
电机作为驱动各种设备运转的关键动力源，在石油化工领域发挥着不可或缺的作用。
随着科技的不断进步，电机在石油化工设备中的应用也取得了诸多新的进展。
首先，高效节能电机的广泛应用成为了一大亮点。
在石油化工生产中，能源消耗巨大，降低能耗对于提高企业的经济效益和环保水平至关重要。
新型高效节能电机采用了先进的设计理念和制造工艺，能够在相同输出功率的情况下，显著降低电能消耗。
例如，通过优化电机的电磁设计，减少铁芯损耗和绕组电阻损耗；采用高性能的磁性材料，提高磁通密度，从而提升电机的效率。
此外，一些节能电机还配备了智能控制系统，能够根据负载变化自动调整电机的运行状态，进一步实现节能的目的。
其次，防爆电机的性能不断提升。
石油化工生产现场往往存在易燃易爆的气体、粉尘等危险因素，因此防爆电机的安全性至关重要。
新的防爆电机在结构设计和材料选择上进行了改进，提高了防爆等级和防护能力。
采用隔爆外壳、增安型接线盒等措施，有效防止电机内部产生的火花或高温引发爆炸事故。
同时，新型的防爆电机还具备更好的散热性能和耐腐蚀性，能够适应恶劣的工作环境，保障生产的安全稳定运行。
再者，变频调速电机在石油化工设备中的应用日益普及。
传统的定速电机在控制流量、压力等参数时，往往通过阀门、挡板等方式进行调节，造成了大量的能源浪费。
而变频调速电机可以通过改变电源频率来平滑地调节电机的转速，实现对设备运行速度的精确控制。
这不仅提高了能源利用效率，还能够降低设备的机械磨损，延长使用寿命。
在石油化工的泵类、风机等设备中，变频调速电机的应用能够根据工艺需求灵活调整流量和压力，提高生产过程的自动化水平和产品质量。
另外，永磁同步电机也逐渐在石油化工领域崭露头角。
永磁同步电机具有高效率、高功率密度、响应速度快等优点。
在一些对体积和重量有限制的场合，如海上石油平台，永磁同步电机能够以更小的尺寸和重量提供相同的输出功率。
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62EICVol．182011No．3欢迎光临本刊网站http：//www．eic．com．cndoi：10．3969/j．issn．1671-1041．2011．03．021能量收集电源在石油工业中的应用王其军，郭昭学，彭本虎（西南石油大学石油工程学院，成都610500）
摘要：随着能源紧缺现象日益突出，开发新能源已迫在眉睫。本文简要介绍Linear公司众多面向能量收集应用的电源管理芯片。芯片内部的升压型转换器可最大效率的将机械、热、光等能量转化为电能可为工业自动化和控制、无线传感器、交通运输、石油化工应用拓展。针对野外恶劣环境中的石油钻采输应用，提出了一套可用于振动能、热能、太阳能收集的方案，以提高可再生能源的利用率。关键词：能量收集；电源管理芯片；野外恶劣环境；石油钻采输；利用率中图分类号：TM910．6文献标志码：B
PowerenergyharvestingapplicationsinthepetroleumindustryWANGQi-jun，GUOZhao-xue，PENGBen-hu（PetroleumEngineeringInstitute，SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China）Abstract：Withtheenergyshortageisbecomingmoreprominent，todevelopanewenergysourcesisamatterofgreaturgency．ThispaperbriefintroducesLinearCorporation‘smanypowermanagementchipstowardstoenergyharvestingapplications．On-chipboostconverterwillgreatefficiencyconvertmechanical，heat，lightandotherenergyintoelectricalenergyforindustrialautomationandcontrol，wirelesssensor，transportation，petrochemicalapplicationsdevelopment．Forthefieldofoildrillinginharshenvironmentstransfusion，asetcanbeusedforvibrationenergy，thermalenergy，andsolarenergycollectionofprogramstoincreasetheutilizationofrenewableenergy．Keywords：energyharvesting；powermanagementchip；outdoorabominableenvironment；oildrilling；utilization
0引言
随着经济的持续快速发展，能源的不可再生和相对紧缺使能源供求矛盾日益突出，如何更好的利用多
种可再生能源、保护环境已成为世界性研究课题。本
根据表1可得出每台风机每小时可节能421．2度电以上，在实际运用中各种运行工况的不同节能效果也不一样。以上是理想条件下的节电率。在实际运用中，为了考虑变频器故障切换为工频运行时，风门需保留它用。变频调节运行时风门尽管全开，也还有一定的阻碍而影响计算结果。另外，由于各种运行工况的不同，节电效果也不一样，所以实际节电率要比以上计算结果有一定的误差。但从实际效果来看，节电显著也值得改造。
6结束语
通过理论和实际论证发现变频改造比较成功，公司计划逐年将所有的锅炉引风机电机，由过去的工频改为变频，实现本企业节能降耗目标。随着高压变频技术的发展，变频技术在电力行业重要辅机设备上的推广收到了显著的经济效益，也是今后更多行业节能技术发展的方向［7］。□
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利电力出版社，1990．作者简介：王岩（1974-），男，本科，讲师，从1997年起长期从事电气工程及自动控制技术方面的教学及研究工作。收稿日期：2010-11-30
□应用实例□仪器仪表用户欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息EICVol．182011No．363
文以Linear公司的能量收集芯片为例，总结出一套利用振动能、热能、太阳能进行发电的方案，可用于野外环境中石油钻采输过程中部分能源的供给。1能量收集电源芯片简介Linear公司所出产的能量收集电源芯片主要面向来自振动能源（压电）、光伏能源（太阳能）和热能源（TEC、TEG、热电堆、热电偶）的能量进行转换。典型产品有用于振动能源收集的LTC3588-1，用于太阳能源收集的LT3652，用于热能源收集的LTC3109。由于石油钻采输过程的特殊性，导致整个过程中将会出现强大的振动、地热以及野外的强光照，这就为我们的能源收集提供了有利条件。1．1振动能源收集石油钻井过程中，钻机在起下钻操作、钻进操作、柴油机工作以及泥浆泵工作时都会产生一定强度的振动，以往这些能量被释放掉，并未加以利用。这里引入振动能源收集，将大量振动能源转化为电能加以存储。存储的电能可以用于低功耗仪器仪表使用，如管路上的压力变送器、温度变送器、流量变送器以及泥浆池的液位变送器等设备使用。LTC3588-1集成一个低损耗、全波桥式整流器和一个高效率降压型转换器，可在2．7V—20V的输入电压范围内工作，通过PZ1、PZ2接入的压电传感器（压电陶瓷）收集环境中的振动能量，内部的高效率降压型DC/DC转换器提供高达100mA的连续输出电流或甚至更高的脉冲负载，通过D0、D1可将输出设置为1．8V、2．5V、3．3V或3．6V输出，可用于为蓄电池、应用微控制器、传感器、无线传输组件和低功耗仪器仪表供电。LTC3588-1的典型应用如图1所示。1．2热能源收集在石油钻井、石油开采过程中也会伴随有大量的热能产生，如钻井过程中泥浆循环所带出的地热，抽油机抽出的地层中的稠油等。我们通过热能源收集芯片LTC3109完成对热能的转化。图1振动能源收集芯片LTC3588-1典型应用原理图与振动能源收集芯片LTC3588-1类似，热能收集芯片LTC3109集成了升压型DC/DC转换器和电源管理。芯片采用自动极性拓扑结构使其能够从低至±30mV的输入电压来产生可用功率，从而可以收集
低至±1℃的温度差来产生电源。LTC3109使用两个标准的紧凑型升压变压器，以提供一个完整的电源管理解决方案。其2．2VLDO可以为一个外部微控制器供电，而且其主输出是引脚可选的，可选择4个固定电压（2．35V、3．3V、4．1V或5V）之一来给一个传感器、数据收集电路和/或一个无线发送器供电。第二个开关输出可以由主器件启动，目的是给没有微功率停机功能的器件供电。另外，还增加了一个存储电容器，以在输入能源不可用或断续时也能连续供电。LTC3109的极低静态电流（＜7μA）和高效率设计确
保输出存储电容器有最快的充电时间。LTC3109的典型应用如图2所示。
图2热能收集芯片LTC3109典型应用原理图1．3太阳能源收集
太阳能是我们接触最多的一种可再生环保能源，已在很多领域得到了广泛的应用。在石油工业中，从早期的勘探、钻井到后期的采输作业环境多数都是暴露在荒郊野外，使得有大量的太阳光照可以利用。太阳能可采用光伏板和DC/DC完成能源收集、转化后的电能存储到蓄电池中备用。这里的DC/DC采用Linear公司出品的太阳能源收集芯片LT3652。LT3652结构上采用输入电压调节环路，负责控
制充电电流，目的在于将输入电压保持在一个编程的电平上。当把LT3652连接至一块太阳能电池板时，输入调节环路将把电池板保持在峰值输出功率。LT3652可接受4．95V至32V的宽输入范围和具有
40V绝对最大额定值以增加系统裕度。输入电压调
节环路还允许在采用不良稳压电源的情况下实现优化充电，充电电流可设置为高达2A。它能够给多种电池组配置充电，包括单节至三节串联锂离子/锂聚合物电池、单节至四节串联LiFePO4（磷酸铁锂）电池和高达14．4V的密封铅酸（SLA）电池。其应用包括太阳能供电型系统、12V—24V汽车设备和电池
仪器仪表用户□应用实例□64EICVol．182011No．3欢迎光临本刊网站http：//www．eic．com．cn
充电器。LT3652的典型应用如图3所示。图3光能收集芯片LT3652典型应用原理图2能量收集电源系统整体结构能量收集的方法多种多样，这里列举出了三种比较有代表性的能量收集的装置和方法，针对石油行业的特殊性，能源收集电源设备的性能必须可靠，为最大程度的完成能源的转化。多数时候是将两种或者两种以上的能源收集方法集中使用。本文中的能量收集电源系统将三种能量收集方法加以集中。太阳能源收集模块包括太阳能电池板、配套的DC/DC以及蓄电池，将模块有序的放置在光照条件好的位置，太阳能源收集模块可成为独立的可再生电池。热能源收集模块则包括热传感器（热电堆、热电偶）、配套的DC/DC以及蓄电池，热传感器分布在钻井泥浆出口管壁和抽油机井口油管壁，利用来自地层的热量所产生的温差进行发电。振动能源收集模块包括压电陶瓷、配套的DC/DC以及蓄电池，压电陶瓷可以分布在钻机附近以及可能有强振动产生的地方。图4为能量收集电源系统整体结构示意图。图4能量收集电源系统整体结构示意图每个能量收集模块可将某种形式的能量转化为电能并存储，通过能源分配控制器进行统一分配和控制。能源分配控制器可以实时监测在线能量收集模块的工作状态，比如模块是否处于充电状态、电能蓄积量、是否存在硬件损坏等。当检测到某个能量收集模块蓄电量达到一定程度后，能源分配控制器通过总线控制该模块的电能向电能用户供给，电能用户可以是低功耗仪器仪表、便携式设备等。当检测到模块有损坏无法正常工作时，通过人机界面向操作人员报警。因整套系统涉及到的能量收集模块较多，导致输电线路较长，往往采用提高输电电压来减少电能在导线传输中的损耗。