低壓變頻器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的情況分析知識(shí)分享

1、低壓變頻器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的情況分析隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，低壓變頻器的應(yīng)用也得到 了快速發(fā)展。這幾年低壓變頻器在采油廠采油生產(chǎn)各類工藝技術(shù)中得到 了廣泛應(yīng)用。采用變頻器調(diào)速可以提高機(jī)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(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠 性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量。當(dāng)電 機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，多余的力矩增加了 有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)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

2、門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸 入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)使用變頻 調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。由流體力學(xué)可知，P（功率）=Q（流量）x 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(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時(shí)軸輸出功率 P成立方關(guān)系下降。即水泵電機(jī)的耗電功 率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。所隊(duì)當(dāng)所要求的流量Q減少時(shí)，可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n按比例降低。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率 P將 按三次方關(guān)系大幅度地降低，比調(diào)節(jié)擋板、閥門節(jié)能

3、40%一 50%，從而達(dá) 到節(jié)電的目的。例如：一臺(tái)離心泵電機(jī)功率為 55 千瓦，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的 4/5 時(shí)，其耗電量為 28.16 千瓦，省電 48.8%，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的 l 2 時(shí)，其耗電量為 6.875 千瓦，省電 87.5%。2、功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低 導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用 效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容 的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。3、軟啟動(dòng)節(jié)能電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊， 而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過高， 啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和

4、震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門的損害極大，對(duì)設(shè)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(dòng)功 能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的 沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備 的維護(hù)費(fèi)用。、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(dá)到 480 余臺(tái)，其中三采中心 270 余臺(tái)，采油一礦 45臺(tái)，采油二礦 13臺(tái)，采油三礦 22 臺(tái)，采油四礦 43 臺(tái)，新灘試采礦57臺(tái)，集輸大隊(duì)27臺(tái)。主要有美國(guó)的ABB羅賓康， 日本的富士、安川、三肯、東芝和日立，德國(guó)的西門子。目前國(guó)產(chǎn)變頻 在控制技術(shù)和功能上，已取得了顯著的進(jìn)步和成就，所

5、以近兩年來油廠 國(guó)產(chǎn)變頻器的數(shù)量正逐步提高，主要有春日、森蘭和煙臺(tái)惠豐等品牌。、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(chǎng)維修 150 臺(tái)次，總功率達(dá)到 5800 千瓦。從維修情況來看， 變頻器發(fā)生故障或損壞的特征， 一般可分為兩類： 一種是在運(yùn)行中頻繁出現(xiàn)的自動(dòng)停機(jī)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(jī)說明書上提供的指導(dǎo)方法， 進(jìn)行處理和解決。 這類故障一般是由于變頻器運(yùn)行參數(shù)設(shè)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(hù)動(dòng)作現(xiàn)象；另一類是由于使用環(huán) 境惡劣，高溫、導(dǎo)電粉塵引起的短路、潮濕引起的絕緣降低

6、或擊穿等突 發(fā)故障 （ 嚴(yán)重時(shí)，會(huì)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(fēng)扇故障。風(fēng)扇屬于易損件，工作壽命在25年，但是因?yàn)樽冾l器種類繁多，功率大小不同所以內(nèi)部直流風(fēng)扇額定電 流不同而不通用，部分風(fēng)扇損壞后因?yàn)槿狈浼o法及時(shí)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(zhǎng)，且控制電路又比較復(fù)雜， 既沒有電路圖，又沒有線號(hào)，線路多而且復(fù)雜，給維修造成不便。4、變頻柜設(shè)計(jì)不合理，內(nèi)部過于狹窄，散熱通風(fēng)效果差，導(dǎo)致散熱 不良。部分變頻器工

7、作環(huán)境比較惡劣，風(fēng)沙及塵土集聚較多，嚴(yán)重影響 了變頻器的正常運(yùn)行，甚至造成停機(jī)故障。變頻柜散熱導(dǎo)流風(fēng)扇屬于易 損件，壽命一般在 2 年左右，但是大部分變頻柜散熱風(fēng)扇損壞后，沒有 及時(shí)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(bào)警頻發(fā)等現(xiàn)象發(fā)生。5、變頻器日常維護(hù)工作跟不上。 操作人員對(duì)變頻路基本操作及一些 基本參數(shù)設(shè)置不了解，使用過程中不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。6、“小馬拉大車”問題。由于當(dāng)時(shí)投產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)的工作條件下限制， 設(shè)計(jì)安裝時(shí)為節(jié)省資金，許多地方都有采用了變頻功率小于電機(jī)額定功 率，但隨著工藝生產(chǎn)條件的變化，出現(xiàn)“小馬拉大車”問題，造成變頻 器不能正常運(yùn)行。如一號(hào)聯(lián)水外輸、三號(hào)

8、聯(lián)提升和 KDl8 號(hào)站注水等。四、變頻器的主要故障原因及預(yù)防措施由于使用方法不正確或設(shè)置環(huán)境不合理，將容易造成變頻器誤動(dòng)作 及發(fā)生故障，或者無法滿足預(yù)期的運(yùn)行效果。為防患于未然，事先對(duì)故 障原因進(jìn)行認(rèn)真分析顯得尤為重要。變頻器在正常使用 610 年后，就 進(jìn)入故障的高發(fā)期，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)元器件燒壞、失效、保護(hù)功能頻繁動(dòng)作 等故障現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其正常運(yùn)行。1、外部的電磁感應(yīng)干擾易造成故障如果變頻器周圍存在干擾源，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(dòng)作，造成工作不正?；蛲C(jī)，嚴(yán)重時(shí)甚至損 壞變頻器。在外部采取噪聲抑制措施，消除干擾源顯得非常必要。具體 解決辦法有： 一是盡量縮短

9、控制回路的配線距離， 并使其與主線路分離； 二是變頻器接地端子應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行，不能同電焊、動(dòng)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(jìn)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(xì)安裝使用環(huán)境的要 求。振動(dòng)是對(duì)電子器件造成機(jī)械損傷的主要原因，對(duì)于振動(dòng)沖擊較大的 場(chǎng)合，應(yīng)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(dǎo)體器件，應(yīng)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(fēng)扇是非常必要的。目前采油 廠在用變頻器的冷卻

10、風(fēng)扇損壞比較嚴(yán)重， 而且部分變頻工作環(huán)境比較差， 嚴(yán)重影響散熱及空氣流通，導(dǎo)致變頻器在高溫季節(jié)易跳閘、過熱報(bào)警。3、參數(shù)設(shè)置及設(shè)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(dòng)時(shí)并不 立即跳閘，而是在運(yùn)行過程中跳閘。可能的原因有：(1) 泵工作狀態(tài)不穩(wěn)定； (2) 管線壓力過大； (3) 升速時(shí)間設(shè)定太短；(4) 降速時(shí)間設(shè)定太短； (5) 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償設(shè)定較大； (6) 引起低速時(shí)空載電流 過大； (7) 電子熱繼電器整定不當(dāng)，動(dòng)作電流設(shè)定得太小、引起誤動(dòng)作。4、主板及主電路的故障由于使用年限較長(zhǎng)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)生必然造成元器件的損壞和報(bào)廢，是

11、變頻器維修費(fèi)用的主要消 耗部分。主要有：(1) 整流塊的損壞； (2) 充電電阻損壞； (3) 逆變器模塊燒壞； (4) 濾 波電容的損壞； (5) 主板、電源板損壞。5、維護(hù)不當(dāng)造成的故障大部分變頻器過熱報(bào)警故障，除了冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇損壞的原因外，還 有一個(gè)主要原因，就是日常維護(hù)的缺乏，變頻器散熱器灰塵積攢嚴(yán)重， 影響散熱。五、幾點(diǎn)建議l 、規(guī)范變頻設(shè)備進(jìn)入渠道，建立準(zhǔn)入制度。目前孤東采油廠變頻器品種繁多，各種變頻器之間器件并不通用， 造成了備料困難，增加了成本利維修的難度，因此建議規(guī)范變頻設(shè)備進(jìn) 入渠道，建立市場(chǎng)準(zhǔn)入制度減少引進(jìn)變頻器的品牌種類， 降低后期維護(hù)、 維修成本。(1) 限定品牌范圍

12、限定品牌范圍，如近年來在孤東采油廠內(nèi)出觀故障率低，運(yùn)行可靠 的某些品牌。建議規(guī)范為富士、 ABB森蘭等品牌。(2) 規(guī)范引入渠道規(guī)范引入渠道，對(duì)引入設(shè)備的廠家技術(shù)力量售后服務(wù)進(jìn)行考察，對(duì) 新引入變頻設(shè)備驗(yàn)收時(shí)要求資料配備完整，包括線路圖、說明書等，便 于以后出現(xiàn)故障進(jìn)行維護(hù)。2、建立變頻器日常保養(yǎng)制度對(duì)變順器的管理進(jìn)行規(guī)范，由專人負(fù)責(zé)對(duì)變頻設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)。日常維護(hù)保養(yǎng)的具體內(nèi)容可以分為：(1) 運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄，故障記錄：定期測(cè)量變頻器及電機(jī)的遠(yuǎn)行數(shù)據(jù)，包括變頻器輸出頻率，輸出電 流，輸出電壓，變頻器內(nèi)部直流電壓，散熱器溫度等參數(shù)。與合理數(shù)據(jù) 對(duì)照比較，以利于早日發(fā)現(xiàn)故障隱患。變頻器如發(fā)生故障跳閘，務(wù)必記 錄故障代碼和跳閘時(shí)變頻器的運(yùn)行工況，以便具體分祈故障原因。(2) 變頻器日常檢查：每?jī)芍苓M(jìn)行一次，檢查記錄運(yùn)行中的變頻器輸出三相電壓，并注意 比較它們之間的平衡度；檢查記錄變頻器的三相輸出電流，并注意比較 它們之間的平衡度；檢查記錄環(huán)境溫度，散熱器溫度；察看變頻器有無 異常振動(dòng)，聲響，風(fēng)扇是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。(3) 變頻器保養(yǎng)：每臺(tái)變頻器每季度需要清灰保養(yǎng) 1 次