本实用新型涉及一种油田原油电脱水变压器用高电压整流装置及其维护方法，可以用于原油电脱水变压器二次侧高电压整流输出。
背景技术：
随着国内各大油田三次采油技术的推广，在提高原油产量的同时，使得原油采出液成分更加复杂、采出原油脱水处理愈加困难。仅依靠向原油采出液中填加破乳剂及加温、沉降等传统方法已经不能满足原油脱水的需求。因此，原油电脱水技术因其具有稳定、高效、油质适应性强等特点，被广泛应用于各大油田脱水现场。基于所施加的电场形式不同，原油电脱水器可分为交流和直流两大类。相比于交流电脱水器的采出液脱后含水高、有效作用电场范围小、能耗高等缺点，高压直流电脱水技术由于其高效、节能、并可应用于精细化原油脱水等显著优势，得到越来越多的原油生产现场的青睐。高压直流电脱水技术的关键在于稳定的直流高电压的产生。受原油生产现场特有条件的限制，行业内均采用电脱水升压变压器配合高电压整流装置来产生原油脱水用直流高电压。具体实现方式为在电脱水变压器生产过程中于变压器二次侧加装固定形式的半桥或全桥高压整流单元，并将其整体密封于变压器箱体中。此种方式存在以下两方面的问题：首先高压整流器件在变压器内部以刚性连接及螺栓固定等方式组成半桥或全桥结构，在运输、吊装及其它震动情况下易出现连接松动，导致变压器内部高压整流部分因接触不良产生的异常放电并且很难被发现，长期故障运行后极易导致变压器烧毁。其次，由于高压整流单元密封于变压器主箱体内部，因此在故障发生后检测及维护需要对变压器进行拆解，过程复杂，很难实现现场操作。
因此，研制一套性能可靠，安装维护便捷的原油脱水变压器用高电压整流装置对于原油电脱水工艺的顺利进行具有重要作用，同时也对保障油田原油稳产、增产具有重要意义。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术中上述的不足，提供一种油田原油脱水变压器用高电压整流装置，在保证可靠的高压整流功能及良好的电气绝缘强度的前提下，具有安装及检修方便的特点。在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。
本实用新型的技术方案：
一种油田原油脱水变压器用高电压整流装置，包括高压整流硅板后板、高压硅堆、碰柱接触器和高压整流硅板前板，高压整流硅板后板和高压整流硅板前板为方形板，高压整流硅板后板和高压整流硅板前板上加工有吊装螺栓孔、绝缘支撑杆安装孔、碰柱接触器安装孔和高压硅堆限位杆安装孔，高压整流硅板后板和高压整流硅板前板的纵面上加工有高压硅堆插槽，高压整流硅板后板和高压整流硅板前板呈矩形镜像对称设置，高压硅堆被夹持安装在高压硅堆插槽内，所述的碰柱接触器安装在碰柱接触器安装孔内，安装后的碰柱接触器与高压硅堆相抵靠，绝缘支撑杆安装孔内安装有绝缘支撑杆，高压硅堆限位杆安装孔内安装有高压硅堆限位杆，高压硅堆限位杆用于承载高压硅堆；
还包括接线环，接线环的环形裙围内嵌有滚珠，接线环的中心位置具有接线端插头，所述的碰柱接触器的碰柱上套装有一处锁紧环，锁紧环外端面加工有滚花螺纹，碰柱的外壁上加工有圆形内凹槽，所述的接线环扣入锁紧环内部，旋拧锁紧环，接线环上的滚珠被压缩到内凹槽内，实现将接线环锁紧在碰柱接触器的碰柱上。
优选的：所述的碰柱接触器安装孔和高压硅堆限位杆安装孔布置在高压硅堆插槽内。
优选的：所述的高压硅堆的上下两端均包覆有高压硅堆接线端，高压硅堆的上端安装有高压硅堆吊装螺栓，高压硅堆的底端安装有高压硅堆支撑螺栓，高压硅堆的本体上间隔布置有多个高压硅堆散热孔，碰柱接触器安装孔内的碰柱接触器与高压硅堆的高压硅堆接线端相抵靠。
优选的：所述的碰柱接触器包括碰柱、碰柱套、碰柱螺帽、碰柱帽和弹簧，碰柱为柱状结构，碰柱的头部为半球型，碰柱的尾部加工有接线螺栓孔，碰柱套的外壁上加工有外螺纹，所述的碰柱螺帽旋拧安装在碰柱套的外壁上，所述的碰柱插装到碰柱套的内部，弹簧套装于碰柱上，所述的碰柱帽套装于碰柱的尾端，碰柱帽将弹簧压缩在碰柱套内部。
优选的：所述的高压整流硅板后板和高压整流硅板前板上均加工有多个绝缘纸板安装槽，绝缘纸板安装槽采用交错方式布置在高压整流硅板后板和高压整流硅板前板上，绝缘纸板安装槽将相邻的两个高压硅堆插槽分隔，绝缘纸板安装槽内插装有变压器绝缘纸板。
本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供了一种油田原油电脱水变压器用高压整流装置，在保证了可靠的高压整流功能及良好的机械和电气绝缘强度的前提下，从根本上解决了整流器件高场强区域因接触不良导致的异常放电的问题，同时提升了原油电脱水变压器整体的安装及维护的便捷性。
附图说明
图1是高电压整流装置组装结构示意图；
图2是高压整流硅板后板结构主视图；
图3是图2的俯视图；
图4是图2的左视图；
图5是碰柱接触器结构示意图；
图6是接线环的结构示意图；
图7是碰柱接触器与接线环的安装示意图；
图8是高压硅堆结构主视图；
图9是图8的左视图；
其中：1-高压硅堆吊装螺栓，2-高压硅堆接线端，3-高压硅堆散热孔，4-高压硅堆支撑螺栓，5-吊装螺栓孔，6-绝缘支撑杆安装孔，7-碰柱接触器安装孔，8-绝缘纸板安装槽，9-高压硅堆限位杆安装孔，10-高压硅堆插槽，11-碰柱，12-碰柱套，13-碰柱螺帽，14-碰柱帽，15-弹簧，16-接线螺栓孔，17-高压整流硅板后板，18-绝缘支撑杆，19-高压硅堆，20-碰柱接触器，21-高压整流硅板前板，22-绝缘支撑杆紧固螺母，23-高压硅堆限位杆，24-接线环，25-滚珠，26-接线端插头，27-内凹槽，28-锁紧环。
具体实施方式
具体实施方式一，结合图1-图9说明本实施方式，本实施方式的一种油田原油脱水变压器用高电压整流装置，包括高压整流硅板后板17、高压硅堆19、碰柱接触器20和高压整流硅板前板21，高压整流硅板后板17和高压整流硅板前板21为方形板，高压整流硅板后板17和高压整流硅板前板21上加工有吊装螺栓孔5、绝缘支撑杆安装孔6、碰柱接触器安装孔7和高压硅堆限位杆安装孔9，高压整流硅板后板17和高压整流硅板前板21的纵面上加工有高压硅堆插槽10，高压整流硅板后板17和高压整流硅板前板21呈矩形镜像对称设置，高压硅堆19被夹持安装在高压硅堆插槽10内，所述的碰柱接触器20安装在碰柱接触器安装孔7内，安装后的碰柱接触器20与高压硅堆19相抵靠，绝缘支撑杆安装孔6内安装有绝缘支撑杆18，绝缘支撑杆18的两端通过绝缘支撑杆紧固螺母22紧固安装在高压整流硅板后板17和高压整流硅板前板21上，高压硅堆限位杆安装孔9内安装有高压硅堆限位杆23，高压硅堆限位杆23用于承载高压硅堆19。如此设置，本实用新型采用的全桥整流装置独立结构，简化了原油脱水变压器设计及生产工艺，在原油脱水变压器上盖处相应位置增设的检修口及整流装置的竖直吊装工艺，方便了对原油脱水变压器的故障检测及现场维护，同时采用插装方式实现高压硅堆的安装，使得高压硅堆在全桥整流结构中的连接更方便、可靠，硅堆插槽结构及硅堆限位杆的设计，使得高压硅堆的定位及安装更加准确、牢固。
还包括接线环24，接线环24的环形裙围内嵌有滚珠25，接线环24的中心位置具有接线端插头26，所述的碰柱接触器20的碰柱11上套装有一处锁紧环28，锁紧环28外端面加工有滚花螺纹，碰柱11的外壁上加工有圆形内凹槽27，所述的接线环24扣入锁紧环28内部，旋拧锁紧环28，接线环24上的滚珠25被压缩到内凹槽27内，实现将接线环24锁紧在碰柱接触器20的碰柱11上；在本实施方式中，设置接线环24与碰柱接触器20建立连接，其目的是解决使用过程中，碰柱接触器接线螺栓孔16内的接线出现松动脱落现象，为此在碰柱11的端部设置有一处锁紧环28，与锁紧环28配套设置的接线端为接线环24，接线环24中心位置的接线端插头26插入碰柱11的接线螺栓孔16内，旋拧锁紧环28，锁紧环28压缩接线环24的滚珠25在锁紧环28内的滑移空间，使得滚珠25滑入到碰柱11的外壁的内凹槽27，此时锁紧环28将接线环24紧固在碰柱11上，本实施方式的这种结构设计能够快速实现接线端与碰柱11的卡装，具有使用方便，使用过程接线端与碰柱接触器20连接牢固可靠的优点。
具体实施方式二，结合图1-图7说明本实施方式，本实施方式的一种油田原油脱水变压器用高电压整流装置，所述的碰柱接触器安装孔7和高压硅堆限位杆安装孔9布置在高压硅堆插槽10内。碰柱接触器安装孔7和高压硅堆限位杆安装孔9分别用于安装碰柱接触器20和高压硅堆限位杆23，二者布置在高压硅堆插槽10内，便于高压硅堆限位杆23承载高压硅堆19，便于碰柱接触器20与高压硅堆19接触。
具体实施方式三，结合图1-图9说明本实施方式，本实施方式的一种油田原油脱水变压器用高电压整流装置，所述的高压硅堆19的上下两端均包覆有高压硅堆接线端2，高压硅堆19的上端安装有高压硅堆吊装螺栓1，高压硅堆19的底端安装有高压硅堆支撑螺栓4，高压硅堆19的本体上间隔布置有多个高压硅堆散热孔3，碰柱接触器安装孔7内的碰柱接触器20与高压硅堆19的高压硅堆接线端2相抵靠。
具体实施方式四，结合图1-图9说明本实施方式，本实施方式的一种油田原油脱水变压器用高电压整流装置，所述的碰柱接触器20包括碰柱11、碰柱套12、碰柱螺帽13、碰柱帽14和弹簧15，碰柱11为柱状结构，碰柱11的头部为半球型，碰柱11的尾部加工有接线螺栓孔16，碰柱套12的外壁上加工有外螺纹，所述的碰柱螺帽13旋拧安装在碰柱套12的外壁上，所述的碰柱11插装到碰柱套12的内部，弹簧15套装于碰柱11上，所述的碰柱帽14套装于碰柱11的尾端，碰柱帽14将弹簧压缩在碰柱套12内部。如此设置，带有弹簧机构的碰柱接触器具有接触灵活的特点，在弹簧力的作用下充分保证了每个高压硅堆接触点上的可靠性，从根本上解决了整流器件高场强区域因接触不良导致的异常放电的发生。与此同时，碰柱头部采用半球形结构、整体采用黄铜材质，在保证了装置良好的导电性的同时，使得高压硅堆的插入及抽取更为方便顺滑。
具体实施方式五，结合图1-图9说明本实施方式，本实施方式的一种油田原油脱水变压器用高电压整流装置，所述的高压整流硅板后板17和高压整流硅板前板21上均加工有多个绝缘纸板安装槽8，绝缘纸板安装槽8采用交错方式布置在高压整流硅板后板17和高压整流硅板前板21上，绝缘纸板安装槽8将相邻的两个高压硅堆插槽10分隔，绝缘纸板安装槽8内插装有变压器绝缘纸板。
本实用新型采用全桥整流结构对高电压整流装置进行独立设计，整体竖直吊装于变压器内部靠近二次侧位置，并于变压器上盖对应位置设置检修口。高电压整流装置整体由4支高压整流器件(高压硅堆)及高压硅堆承载装置构成。其中高压硅堆经过全新设计，定制加工，采用长条形板式结构，两接线端分别包覆3mm厚导电铜片并做倒角处理一体成型。在高压硅堆两接线端顶部设置安装螺栓及支撑螺栓，板身采用大面积均布矩形散热孔结构。
高压硅堆承载装置由前、后安装板、碰柱接触器及绝缘支撑件、限位杆等组成。其中前、后安装板为环氧玻璃丝布绝缘材质，呈矩形镜像对称结构，所有的绝缘支撑件及限位杆均为环氧玻璃丝棒材加工而成。在前、后板上对应位置分别设有9个绝缘支撑件安装孔、3条绝缘纸板安装槽及4个高压硅堆插槽、在高压硅堆插槽尾端分别设有4个高压硅堆限位杆安装孔。此外，在前后板顶端还分别设有3个吊装螺栓安装孔。在后板上对应的高压硅堆插槽的上部及下部对称的设有8个碰柱接触器安装孔。
碰柱接触器由碰柱、碰柱套、碰柱帽、碰柱螺帽及弹簧组成，其中碰柱为柱状结构、黄铜材质，头部为半球型、尾部平面上设有接线螺丝安装孔，其它配件均为不锈钢材质。8个碰柱接触器分别头部朝向高压硅堆插槽内侧安装于后板上，组装时通过调整碰柱套、碰柱帽及碰柱螺帽间距离保证碰柱半球形触点完全突出于高压硅堆插槽平面，并且在外力作用下，半球形触点可被完全压缩于高压硅堆插槽平面下。
高压硅堆承载装置组装前对所有部件的尖端及边楞处均进行打磨、倒角处理，组装好后，在6条绝缘纸板安装槽内分别插入适当宽度的变压器绝缘纸板。采用焊接工艺在8个碰柱接触器尾端按照全桥整流结构接线后，将其整体吊装于变压器内部安装螺栓上。按照设计方向分别插入4支高压整流硅堆到相应插槽内，并在变压器内注满变压器绝缘油后整体密封。
针对于传统的安装于原油脱水变压器内部的高压整流单元，本实用新型采用的全桥整流装置独立结构，大大简化了原油脱水变压器设计及生产工艺。在原油脱水变压器上盖处相应位置增设的检修口及整流装置的竖直吊装工艺，大大方便了对原油脱水变压器的故障检测及现场维护。对高压整流硅堆在结构及参数上的重新设计，不仅使高压硅堆在全桥整流结构中的连接更方便、可靠。同时硅堆本体大量均布的矩形散热孔设计，使得变压器绝缘油的流动性大幅增加，对硅堆本身及整个装置的温度控制更为有效，提升了整流装置的耐用度。采用环氧玻璃丝绝缘材质制作的高压硅堆承载装置充分保证了整流装置机械及电气绝缘强度。硅堆插槽结构及硅堆限位杆的设计，使得高压硅堆的定位及安装更加准确、牢固。
带有弹簧机构的碰柱接触器充分保证了每个高压硅堆接触点上的可靠性，从根本上解决了整流器件高场强区域因接触不良导致的异常放电的发生。碰柱头部采用半球形结构、整体采用黄铜材质，在保证了装置良好的导电性的同时，使得高压硅堆的插入及抽取更为方便顺滑。对硅堆承载装置组装前所有部件的尖端及边楞处均进行打磨、倒角处理，最大限度降低了工况下整流装置由于结构上的电场畸变所引起的内部放电。6条硅堆间绝缘纸板的插入，增加了高压整流后正负电极间的“爬电距离”，保证了足够的绝缘裕度。在8个碰柱接触器尾端接线采用焊接工艺，保证了接线端的可靠性。整个装置整体同变压器芯子浸入变压器绝缘油中，进一步保证了绝缘强度及良好的散热性能。
如附图1-图9所示，原油电脱水变压器用高电压整流装置总装过程如下：将高压整流硅板前板21、后板17及所有绝缘支撑杆18、限位杆23分别进行无尘化清理后备用。将碰柱套12由硅堆插槽侧插入高压整流硅板后板17的碰柱接触器安装孔7中、在另一侧将碰柱螺帽13安装于碰柱套12上并用扳手紧固。将碰柱11插入到碰柱套12中并将弹簧15套装于碰柱11上。随后将碰柱帽14套装于碰柱11尾端、压缩弹簧15并旋入碰柱套上用扳手紧固。其余7支碰柱接触器20均按上述过程安装于高压整流硅板后板17后，分别按压各碰柱首端以确定碰柱首端半球形触点完全突出硅堆插槽平面及碰柱弹簧机构顺滑程度。将安装好8支碰柱接触器20的高压整流硅板后板17硅堆插槽侧向上水平放置。分别将9支绝缘支撑杆18由硅堆插槽侧旋入高压整流硅板后板17的绝缘支撑杆安装孔6中并用扳手紧固。分别将4支高压硅堆限位杆23由硅堆插槽侧插入到高压整流硅板后板17的高压硅堆限位杆安装孔9中。将高压整流硅板前板21硅堆插槽侧向下，与高压整流硅板后板17成镜像位置安装，并将所有绝缘支撑杆18及硅堆限位杆23的另一端分别插入到高压整流硅板前板21的对应绝缘支撑杆安装孔6及高压硅堆限位杆安装孔9中。随后分别在9支绝缘支撑杆18的尾端旋入绝缘支撑杆紧固螺母22并用扳手紧固。将组装好的高压硅堆承载装置竖直放置，并分别在前后板的绝缘纸板安装槽8中插入变压器绝缘纸板。分别将4支高压硅堆19按照指定方向从高压硅堆插槽顶端插入到高压硅堆承载装置中，直至高压硅堆支撑螺栓4与高压硅堆限位杆23充分接触为止。最后，将高压整流装置整体吊装于原油电脱水变压器二次侧指定位置，分别在碰柱接触器接线螺栓孔16上接线后对变压器进行充油及密封。当变压器工况运行出现故障时，可断电后打开变压器盖上的高压整流装置上方的检修口，观察高压整流装置整体情况，并可用专用勾取工具勾住高压硅堆吊装螺栓1将高压硅堆19分别吊出并进行检测、更换。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
1.一种原油电脱水变压器用高电压整流装置，其特征在于：包括高压整流硅板后板(17)、高压硅堆(19)、碰柱接触器(20)和高压整流硅板前板(21)，高压整流硅板后板(17)和高压整流硅板前板(21)为方形板，高压整流硅板后板(17)和高压整流硅板前板(21)上加工有吊装螺栓孔(5)、绝缘支撑杆安装孔(6)、碰柱接触器安装孔(7)和高压硅堆限位杆安装孔(9)，高压整流硅板后板(17)和高压整流硅板前板(21)的纵面上加工有高压硅堆插槽(10)，高压整流硅板后板(17)和高压整流硅板前板(21)呈矩形镜像对称设置，高压硅堆(19)被夹持安装在高压硅堆插槽(10)内，所述的碰柱接触器(20)安装在碰柱接触器安装孔(7)内，安装后的碰柱接触器(20)与高压硅堆(19)相抵靠，绝缘支撑杆安装孔(6)内安装有绝缘支撑杆(18)，高压硅堆限位杆安装孔(9)内安装有高压硅堆限位杆(23)，高压硅堆限位杆(23)用于承载高压硅堆(19)；
还包括接线环(24)，接线环(24)的环形裙围内嵌有滚珠(25)，接线环(24)的中心位置具有接线端插头(26)，所述的碰柱接触器(20)的碰柱(11)上套装有一处锁紧环(28)，锁紧环(28)外端面加工有滚花螺纹，碰柱(11)的外壁上加工有圆形内凹槽(27)，所述的接线环(24)扣入锁紧环(28)内部，旋拧锁紧环(28)，接线环(24)上的滚珠(25)被压缩到内凹槽(27)内，实现将接线环(24)锁紧在碰柱接触器(20)的碰柱(11)上。
2.根据权利要求1所述的一种原油电脱水变压器用高电压整流装置，其特征在于：所述的碰柱接触器安装孔(7)和高压硅堆限位杆安装孔(9)布置在高压硅堆插槽(10)内。
3.根据权利要求1所述的一种原油电脱水变压器用高电压整流装置，其特征在于：所述的高压硅堆(19)的上下两端均包覆有高压硅堆接线端(2)，高压硅堆(19)的上端安装有高压硅堆吊装螺栓(1)，高压硅堆(19)的底端安装有高压硅堆支撑螺栓(4)，高压硅堆(19)的本体上间隔布置有多个高压硅堆散热孔(3)，碰柱接触器安装孔(7)内的碰柱接触器(20)与高压硅堆(19)的高压硅堆接线端(2)相抵靠。
4.根据权利要求1或3所述的一种原油电脱水变压器用高电压整流装置，其特征在于：所述的碰柱接触器(20)包括碰柱(11)、碰柱套(12)、碰柱螺帽(13)、碰柱帽(14)和弹簧(15)，碰柱(11)为柱状结构，碰柱(11)的头部为半球型，碰柱(11)的尾部加工有接线螺栓孔(16)，碰柱套(12)的外壁上加工有外螺纹，所述的碰柱螺帽(13)旋拧安装在碰柱套(12)的外壁上，所述的碰柱(11)插装到碰柱套(12)的内部，弹簧(15)套装于碰柱(11)上，所述的碰柱帽(14)套装于碰柱(11)的尾端，碰柱帽(14)将弹簧压缩在碰柱套(12)内部。
5.根据权利要求1所述的一种原油电脱水变压器用高电压整流装置，其特征在于：所述的高压整流硅板后板(17)和高压整流硅板前板(21)上均加工有多个绝缘纸板安装槽(8)，绝缘纸板安装槽(8)采用交错方式布置在高压整流硅板后板(17)和高压整流硅板前板(21)上，绝缘纸板安装槽(8)将相邻的两个高压硅堆插槽(10)分隔，绝缘纸板安装槽(8)内插装有变压器绝缘纸板。
技术总结