InductivePowerTransfer—AsSortofNewTechnologyfortheWiderApplicationforeground
inthePetrol-way
Abstract:Thepaperintroducescomposingfornon-contactinductivepowertransfer,anddiscussestheapplicationinthepetroleumindustry.
Keywords：Inductivepowertransferthepetroleumindustryapplicationdiscuss

1引言
自從1840年電磁感應(yīng)現(xiàn)象及導(dǎo)線可以傳輸電能被人類發(fā)現(xiàn)至今，電能的傳輸主要由導(dǎo)線直接接觸進(jìn)行輸送，也就是說一般采用埋電纜或架裸線的方式向用電負(fù)載輸送電能，這就造成接觸火花，碳積和不安全暴露等局限，石油行業(yè)是不允許有接觸火花的，往往很小的接觸火花都會(huì)引起火災(zāi)甚至爆炸，感應(yīng)電能傳輸技術(shù)IPT(InductivePowerTransfer)就是為了彌補(bǔ)這一不足而發(fā)明的一種新技術(shù)，本文先探討石油行業(yè)煉、采、貯現(xiàn)場用電的特殊性，進(jìn)而簡介感應(yīng)電能傳輸技術(shù)，最后探討IPT技術(shù)在石油行業(yè)中的應(yīng)用。
2石油行業(yè)采用電能有線傳輸?shù)谋锥?br/>由于石油及其副產(chǎn)品、天然氣等均為易燃物質(zhì)，所以在有石油及副產(chǎn)品的場所嚴(yán)禁火花，往往很小的火花將引起重大的事故，石油行業(yè)因供電火花引發(fā)的事故已使人類觸目驚心，而有線輸電導(dǎo)線的絕緣皮磨損，接觸不良等都會(huì)引起火花，這是其一；其二，在石油行業(yè)采油廠各采油井之間相對距離較遠(yuǎn)，電能傳輸現(xiàn)多是以架空裸線的方法進(jìn)行，這就造成架線工作量很大，對有些海上油田或地形十分復(fù)雜(比如油井與供電網(wǎng)之間有江河相隔或山脈相隔的地域)架線及栽電桿成為一大難題；第三，潛井泵是油田的多用設(shè)備，給潛井泵拖動(dòng)電機(jī)供電現(xiàn)用的方法是朝抽油井輔井下電纜的方法，這就造成了成本的大幅度上升，更應(yīng)看到電纜絕緣皮的磨損老化斷線亦給其長期使用性帶來了很大的因難，若電纜中間出現(xiàn)斷線絕緣皮磨損，極易引起火花而發(fā)生爆炸等嚴(yán)重事故，更何況更換一次電纜，電纜的提升和下放工作量都是十分巨大的；第四，在石油行業(yè)野外探測使用的工程車，供電因野外作業(yè)遠(yuǎn)離電源，一般采用蓄電池直流供電，并將蓄電池的電能逆變?yōu)榻涣鞴┙o儀器儀表，有時(shí)不得不借助燃油發(fā)電機(jī)，往往正在作業(yè)時(shí)，因蓄電池的電能或燃油發(fā)電機(jī)的油料用盡不得不再往返回基地進(jìn)行充電或加油，影響了工作效率的提高，更何況蓄電池或發(fā)電機(jī)的重量制約了工程車供電效率的提高使車體龐大、笨重。
有線電能傳輸在石油行業(yè)使用的弊端還有很多方面，此處不再一一列舉，正因?yàn)檫@些原因，有線電能傳輸在石油行業(yè)中的部分特殊領(lǐng)域使用，確實(shí)存在很大的限制和不便之處，感應(yīng)電能傳輸技術(shù)(IPT)由于可在一定的距離內(nèi)無線輸送電能，因而可在石油行業(yè)的上述領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
3感應(yīng)電能傳輸技術(shù)簡介
感應(yīng)電力傳輸技術(shù)(IPT)首先由新西蘭奧克蘭大學(xué)包邇斯(Prof.Boys)教授為首的課題組發(fā)明，該技術(shù)利用現(xiàn)代電力電子能量變換技術(shù)、磁場耦合技術(shù)，借助于現(xiàn)代控制理論和手段實(shí)現(xiàn)能量從靜止設(shè)備向靜止設(shè)備或從靜止設(shè)備向可運(yùn)動(dòng)設(shè)備的非接觸傳遞。
典型的IPT系統(tǒng)由附圖所示的四大部分組成：大功率能量變換裝置、高頻載流線圈或電纜、接收線圈和能量調(diào)節(jié)裝置。前兩部分構(gòu)成原邊一次側(cè)能量發(fā)射系統(tǒng)，后兩部分構(gòu)成二次側(cè)能量接收和調(diào)解系統(tǒng)。兩個(gè)系統(tǒng)相對獨(dú)立但又存在磁場間的耦合，一般一個(gè)原邊發(fā)射電源可供多個(gè)副邊接收，從而為多個(gè)負(fù)載(如拖動(dòng)電機(jī)和照明燈具)同時(shí)供電。

附圖感應(yīng)電力傳輸?shù)臉?gòu)成原理圖

4IPT的國內(nèi)外研究和應(yīng)用現(xiàn)狀
感應(yīng)電能傳輸技術(shù)(IPT)首先由新西蘭奧克蘭大學(xué)電子與電氣工程系功率電子學(xué)研究中心從20世紀(jì)90年代初開始研究。經(jīng)過十多年的努力，該技術(shù)在理論和實(shí)踐上已獲得重大突破，先后獲有關(guān)發(fā)明專利11項(xiàng)。其項(xiàng)目發(fā)起和主要負(fù)責(zé)人包邇斯教授(Prof.Boys)因此獲得皇家學(xué)會(huì)勛章1枚以表彰他在該領(lǐng)域世界水平的突出貢獻(xiàn)。除新西蘭外，目前該技術(shù)已被成功地推廣到日本、德國、美國等地，其典型的商業(yè)化產(chǎn)品包括如下幾種。
(1)日本大阪達(dá)富庫(DAIFUKU)公司的單軌行車和無電平自動(dòng)運(yùn)貨車。這些設(shè)備當(dāng)前已成功地用于許多材料運(yùn)輸系統(tǒng)中，特別是在一些惡劣的環(huán)境下，如噴漆車間等。
(2)德國奧姆富爾(WAMPELER)公司的200kW載人電動(dòng)火車已試車成功。該公司還成功地將感應(yīng)電能傳輸技術(shù)用于電動(dòng)游船的水下驅(qū)動(dòng)。
(3)新西蘭奧克蘭大學(xué)所屬奇思(UNISERVICES)公司