摘 要：本文介绍了非接触感应电能传输技术(IPT)的构成，进而探讨了其在石油工业中的应用。
       
    Inductive Power Transfer —As Sort of New Technology for the Wider Application foreground
    in the Petrol-way
    Abstract: The paper introduces composing for non-contact inductive power transfer, and discusses the application in the petroleum industry.
    Key words：Inductive power transfer the petroleum industry application discuss
   
    1 引 言
    　自从1840年电磁感应现象及导线可以传输电能被人类发现至今，电能的传输主要由导线直接接触进行输送，也就是说一般采用埋电缆或架裸线的方式向用电负载输送电能，这就造成接触火花，碳积和不安全暴露等局限，石油行业是不允许有接触火花的，往往很小的接触火花都会引起火灾甚至爆炸，感应电能传输技术IPT(Inductive Power Transfer)就是为了弥补这一不足而发明的一种新技术，本文先探讨石油行业炼、采、贮现场用电的特殊性，进而简介感应电能传输技术，最后探讨IPT技术在石油行业中的应用。
   2 石油行业采用电能有线传输的弊端
    　由于石油及其副产品、天然气等均为易燃物质，所以在有石油及副产品的场所严禁火花，往往很小的火花将引起重大的事故，石油行业因供电火花引发的事故已使人类触目惊心，而有线输电导线的绝缘皮磨损，接触不良等都会引起火花，这是其一；其二，在石油行业采油厂各采油井之间相对距离较远，电能传输现多是以架空裸线的方法进行，这就造成架线工作量很大，对有些海上油田或地形十分复杂(比如油井与供电网之间有江河相隔或山脉相隔的地域)架线及栽电杆成为一大难题；第三，潜井泵是油田的多用设备，给潜井泵拖动电机供电现用的方法是朝抽油井辅井下电缆的方法，这就造成了成本的大幅度上升，更应看到电缆绝缘皮的磨损老化断线亦给其长期使用性带来了很大的因难，若电缆中间出现断线绝缘皮磨损，极易引起火花而发生爆炸等严重事故，更何况更换一次电缆，电缆的提升和下放工作量都是十分巨大的；第四，在石油行业野外探测使用的工程车，供电因野外作业远离电源，一般采用蓄电池直流供电，并将蓄电池的电能逆变为交流供给仪器仪表，有时不得不借助燃油发电机，往往正在作业时，因蓄电池的电能或燃油发电机的油料用尽不得不再往返回基地进行充电或加油，影响了工作效率的提高，更何况蓄电池或发电机的重量制约了工程车供电效率的提高使车体庞大、笨重。
   　 有线电能传输在石油行业使用的弊端还有很多方面，此处不再一一列举，正因为这些原因，有线电能传输在石油行业中的部分特殊领域使用，确实存在很大的限制和不便之处，感应电能传输技术(IPT)由于可在一定的距离内无线输送电能，因而可在石油行业的上述领域获得广泛应用。
    3 感应电能传输技术简介
    　感应电力传输技术(IPT)首先由新西兰奥克兰大学包迩斯(Prof.Boys)教授为首的课题组发明，该技术利用现代电力电子能量变换技术、磁场耦合技术，借助于现代控制理论和手段实现能量从静止设备向静止设备或从静止设备向可运动设备的非接触传递。
    　典型的IPT系统由附图所示的四大部分组成：大功率能量变换装置、高频载流线圈或电缆、接收线圈和能量调节装置。前两部分构成原边一次侧能量发射系统，后两部分构成二次侧能量接收和调解系统。两个系统相对独立但又存在磁场间的耦合，一般一个原边发射电源可供多个副边接收，从而为多个负载(如拖动电机和照明灯具)同时供电。

    附图 感应电力传输的构成原理图   
    4 IPT的国内外研究和应用现状
    　感应电能传输技术(IPT)首先由新西兰奥克兰大学电子与电气工程系功率电子学研究中心从20世纪90年代初开始研究。经过十多年的努力，该技术在理论和实践上已获得重大突破，先后获有关发明专利11项。其项目发起和主要负责人包迩斯教授(Prof.Boys)因此获得皇家学会勋章1枚以表彰他在该领域世界水平的突出贡献。除新西兰外，目前该技术已被成功地推广到日本、德国、美国等地，其典型的商业化产品包括如下几种。
  　  (1) 日本大阪达富库(DAIFUKU)公司的单轨行车和无电平自动运货车。这些设备当前已成功地用于许多材料运输系统中，特别是在一些恶劣的环境下，如喷漆车间等。
  　  (2) 德国奥姆富尔(WAMPELER)公司的200kW载人电动火车已试车成功。该公司还成功地将感应电能传输技术用于电动游船的水下驱动。
   　 (3) 新西兰奥克兰大学所属奇思(UNISERVICES)公司基于电子与电气工程系的技术，成功地开发出两项有关IPT的实用项目：一是高速公路发光分道猫眼系统，目前正运行于新西兰惠灵顿大隧道中；另一个是用于Rotorua国家地热公园的30kW感应电动汽车，现已安全运行约4年。
   　 有关IPT的项目开发研究仍然在不断进行中。主要研究集中在给移动设备，特别是在恶劣环境下的供电问题，如电动汽车，起重机，运货行车，以及水下，井下设备。其能量
    等级，距离，效率等指标都在不断提高，目前实用的设备已达200kW、数km的传输距离和85%以上的传输效率。
    5 感应电能传输(IPT)技术在油田上的使用探讨
    　由于IPT技术的上述优良性能，因而决定了它可以用于石油行业的众多领域，现举几个应用领域说明其在石油行业的广阔应用前景。
    5.1 用于采油井的抽油机供电
   　 IPT技术应用于这种场合时，可以采用在配电中心进行高频变换生产出大功率能量变换装置，通过调制供给高频载流线圈或电缆，使电能的架线传输改为通过高频载流线圈或一段电缆(与原有线传输能量的电缆一直埋到井场有原则性区别)的发射，在各井场安装能量接收和解调系统，再通过聚磁环把接收到的能量变为抽油机电机的供电电源，而不论地形，地貌情况均可实现电能传输，经过与现国内开发出的油井现场工作状态向指挥中心无线发射技术的结合可以实现抽油机的群控和建成无人执守采油厂，从而大幅度的节约铜、铝等金属和电缆的使用量，并减小工作人员，提高劳动生产率。
    5.2 用于潜井泵供电
   　 潜井泵拖动电机的供电问题一直是个难题，应用IPT技术，可以在地面建成电力电子变流装置及能量发射装置，而在井下与潜井泵拖动电机制成一体化接收解调装置，直接将接收到的能量进行变换给电机供电，从而不用电缆，从根本上解决原从地面给井下放电缆的劳动繁重，成本较高、电缆老化、磨损绝缘皮等一系列现用技术中不可解决的棘手问题，可通过一台一次变换和发射装置，同时向多个潜井泵供电带来可观的经济效益。
    5.3 用于输油管线的泵站和加热系统
   　 由于原油都带有一定的粘性，对稠油或当气温降低或是冬季时，其粘性就更大，粘性的存在，使管线输油阻力增加，这就是长输管线需分段加压的原因，对输送稠油的管线还得通过给原油沿管线分段加热的办法来降低原油流动中的粘度与阻力。现加压泵站的拖动电机和加热设备同样使用有线供电。应用IPT技术可以解决加压泵站和加热设备的供电问题，从根本上解决现有线供电的种种弊病。
    5.4 其他应用领域
  　  IPT技术的工作原理，可以使他应用在石油行业的炼化厂，野外工程车供电，应用IPT技术构成的多级无线传输网络，可以使石油行业，乃至其他行业供电电网大为简化，省去数以亿米传输电线和数亿个架线电杆(或铁塔)，并可用于铁路、城市无轨电车、煤矿等行业。如今关于IPT技术的研究已在好多国家展开，研究主要集中在提高传输效率，增加传输距离，扩大传输功率等方面，IPT技术是将来人类在月球上或建立空间电站向地球传输能量的关键技术，随着研究的深入，其应用领域将不断扩大。
    6 结 论
  　  石油行业的特殊性给IPT技术的应用提供了广阔的前景，IPT技术本身的卓越性能决定了它适合于众多领域。随着研究的深入，我们相信该技术必将在石油企事业单位中广泛应用，它的大面积推广将带来巨大的经济效益。