低壓變頻器現(xiàn)場應用情況分析介紹

ainet.cn 2008年09月11日

隨著計算機技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，低壓變頻器的應用也得到了快速發(fā)展。這幾年低壓變頻器

采油廠采油生產(chǎn)各類工藝技術(shù)中得到了廣泛應用。采用變頻器調(diào)速可以提高機械的控制精度、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗，在孤東采油廠許多生產(chǎn)工藝中取得了顯著的節(jié)能效果。
　　一、變頻器的節(jié)能原理
　　1、變頻節(jié)能
　　變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風機、水泵的應用上，為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機械在設計配用動力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅(qū)動要求外，多余

力矩增加了有功功率

消耗，造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗

擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調(diào)速時如果流量要求減小，通過降低泵或風機

轉(zhuǎn)速即可滿足要求。
　　由流體力學可知，P(功率)＝Q(流量)×H(壓力)，流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。所隊當所要求的流量Q減少時，可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率使電動機轉(zhuǎn)速n按比例降低。這時，電動機的功率P將按三次方關(guān)系大幅度的降低，比調(diào)節(jié)擋板、閥門節(jié)能40%一50%，從而達到節(jié)電的目的。
　　例如：一臺離心泵電機功率為55千瓦，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速

4/5時，其耗電量為28.16千瓦，省電48.8%，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速

l／2時，其耗電量為6.875千瓦，省電87.5%。
　　2、功率因數(shù)補償節(jié)能
　　無功功率

增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低，大量

無功電能消耗

線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，使用變頻調(diào)速裝置后，

變頻器內(nèi)部濾波電容

作用，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。
　　3、軟啟動節(jié)能
　　電機硬啟動對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生

大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值

超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)

沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門

使用壽命。節(jié)省了設備的維護費用。
　　二、孤東采油廠變頻器在用情況
　　目前孤東采油廠在用各種變頻器達到480余臺，其中三采中心270余臺，采油一礦45臺，采油二礦13臺，采油三礦22臺，采油四礦43臺，新灘試采礦57臺，集輸大隊27臺。主要有美國

ABB、羅賓康，日本的富士、安川、三肯、東芝和日立，德國

西門子。目前國產(chǎn)變頻

控制技術(shù)和功能上，已取得了顯著的進步和成就，所以近兩年來油廠國產(chǎn)變頻器的數(shù)量正逐步提高，主要有春日、森蘭和煙臺惠豐等品牌。
　　三、目前主要存在問題
　　孤東采油廠技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督站自2005年開展了變頻器維修工作，先后組織了現(xiàn)場維修150臺次，總功率達到5800千瓦。

　　從維修情況來看，變頻器發(fā)生故障或損壞

特征，一般可分為兩類：一種是

運行中頻繁出現(xiàn)

自動停機現(xiàn)象，并伴隨著一定的故障顯示代碼，其處理措施可根據(jù)隨機說明書上提供的指導方法，進行處理和解決。這類故障一般是由于變頻器運行參數(shù)設定不合適，或外部工況、條件不滿足變頻器使用要求所產(chǎn)生的一種保護動作現(xiàn)象；另一類是由于使用環(huán)境惡劣，高溫、導電粉塵引起的短路、潮濕引起的絕緣降低或擊穿等突發(fā)故障(嚴重時，會出現(xiàn)打火、爆炸等異?，F(xiàn)象)。具體表現(xiàn)為：

　　1、變頻器主控電路故障。主要包括主板，電源板，逆變器、濾波電容等主控電路損壞。
　　2、變頻器冷卻直流風扇故障。風扇屬于易損件，工作壽命在2—5年，但是因為變頻器種類繁多，功率大小不同所以內(nèi)部直流風扇額定電流不同而不通用，部分風扇損壞后因為缺乏備件無法及時更換。
　　3、變頻器外圍控制器件故障。變頻柜內(nèi)變頻器本身無故障，但外部控制電路系統(tǒng)發(fā)生故障。由于使用年限較長，且控制電路又比較復雜，既沒有電路圖，又沒有線號，線路多而且復雜，給維修造成不便。
　　4、變頻柜設計不合理，內(nèi)部過于狹窄，散熱通風效果差，導致散熱不良。部分變頻器工作環(huán)境比較惡劣，風沙及塵土集聚較多，嚴重影響了變頻器

正常運行，

造成停機故障。變頻柜散熱導流風扇屬于易損件，壽命一般

2年左右，

大部分變頻柜散熱風扇損壞后，沒有及時更換，造成散熱不良，造成變頻器工作穩(wěn)定性差、老化加劇、過熱報警頻發(fā)等現(xiàn)象發(fā)生。
　　5、變頻器日常維護工作跟不上。操作人員對變頻路基本操作及一些基本參數(shù)設置不了解，使用過程中不能及時發(fā)現(xiàn)問題。
　　6、“小馬拉大車”問題。由于當時投產(chǎn)設計時的工作條件下限制，設計安裝時為節(jié)省資金，許多

方都有采用了變頻功率小于電機額定功率，但

工藝生產(chǎn)條件

變化，出現(xiàn)“小馬拉大車”問題，造成變頻器不能正常運行。如一號聯(lián)水外輸、三號聯(lián)提升和KDl8號站注水等。
　　四、變頻器

主要故障原因及預防措施
　　

使用方法不正確或設置環(huán)境不合理，將容易造成變頻器誤動作及發(fā)生故障，

無法滿足預期

運行效果。為防患于未然，事先對故障原因進行認真分析顯得尤為重要。變頻器

正常使用6—10年后，就進入故障

高發(fā)期，經(jīng)常會出現(xiàn)元器件燒壞、失效、保護功能頻繁動作等故障現(xiàn)象，嚴重影響其正常運行。
　　1、外部

電磁感應干擾易造成故障
　　

變頻器周圍存

干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路誤動作，造成工作不正?；蛲C，嚴重時甚至損壞變頻器。

外部采取噪聲抑制措施，消除干擾源顯

非常必要。具體解決辦法有：一是盡量縮短控制回路

配線距離，并使其與主線路分離；二是變頻器接

端子應按規(guī)定進行，不能同電焊、動力接地混用；三是變頻器輸入端安裝噪聲濾波器，避免由電源進線引入干擾。
　　2、環(huán)境問題造成的故障
　　變頻器屬于電子器件裝置，在其規(guī)格書中有詳細安裝使用環(huán)境的要求。振動是對電子器件造成機械損傷

主要原因，

振動沖擊較大的場合，應采用橡膠等避振措施；潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低而形成短路；溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導體器件，應根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調(diào)或避免日光直射。
　　定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風扇是非常必要的。目前采油廠

用變頻器

冷卻風扇損壞比較嚴重，而且部分變頻工作環(huán)境比較差，嚴重影響散熱及空氣流通，導致變頻器

高溫季節(jié)易跳閘、過熱報警。
　　3、參數(shù)設置及設備引起的故障
　　故障主要發(fā)生在注聚泵用低壓變頻器，故障主要表現(xiàn)為起動時并不立即跳閘，

運行過程中跳閘?？赡?IMG src="/resupload/00000000000000000011/004064/1221101001047_2.gif">原因有：
　　(1)泵工作狀態(tài)不穩(wěn)定；(2)管線壓力過大；(3)升速時間設定太短；(4)降速時間設定太短；(5)轉(zhuǎn)矩補償設定較大；(6)引起低速時空載電流過大；(7)電子熱繼電器整定不當，動作電流設定

太小、引起誤動作。
　　4、主板及主電路

故障
　　

使用年限較長和一些突發(fā)原因，而造成主板及主電路損林，此類故障發(fā)生必然造成元器件

損壞和報廢，是變頻器維修費用

主要消耗部分。主要有：
　　(1)整流塊

損壞；(2)充電電阻損壞；(3)逆變器模塊燒壞；(4)濾波電容

損壞；(5)主板、電源板損壞。
　　5、維護不當造成

故障
　　大部分變頻器過熱報警故障，