三、變頻器維護與應用

變頻器的維護與應用2016.2.262一、變頻器的應用1.1、油田應用變頻器控制的組成變頻器作為生產中重要的交流調速設備，因其具有高效率的驅動性能和良好的控制特性，在各行各業(yè)得到廣泛應用。近些年，變頻器在油田生產中被大量使用，主要應用在以下幾個方面：輸油、注聚、污水反沖洗、注水（高壓變頻）、加熱爐點火裝置、螺桿泵井、抽油機井

在油田所應用的變頻器控制柜由變頻器和外圍電路組成外圍電路一般由交流接觸器、空氣開關、中間繼電器、指示燈、頻率表、電流表、電壓表、按鈕組成，實現(xiàn)變頻與工頻的切換、電機間切換、電氣聯(lián)鎖互鎖、報警提示等功能通過變頻器控制柜面板上的按鈕實現(xiàn)控制功能。變頻器控制柜面板由故障指示燈、手動運行指示燈、自動運行指示燈、電壓表、電流表、功能轉換開關等組成變頻器控制系統(tǒng)變頻控制系統(tǒng)一般由傳感器、變送器、調節(jié)器、控制器、變頻器、電動機及被控制設備幾部分組成。傳感器用來感測被控設備中的被控參量，它可以是流量、液位、壓力、溫度等，一般是利用傳感器把被控參數(shù)轉換成電信號。變送器把傳感器得到的電信號進行處理，然后統(tǒng)一調整為規(guī)則化的電壓0V～10V或電流信號4mA～20mA等作為調節(jié)器的輸入。調節(jié)器或控制器，它們其實就是一個由單片機或PLC組成的微型控制系統(tǒng)調節(jié)器本身具有計算、判斷、邏輯分析功能。它有數(shù)字和模擬輸入端、數(shù)字和模擬輸出端，可以在軟件的控制下實現(xiàn)PID或模糊控制等控制規(guī)律，還可以利用數(shù)字輸出口，指揮數(shù)臺電動機的變頻與工頻之間的切換、被控設備相關部件的開啟或關閉等多種操作。以上說明的控制系統(tǒng)是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，有時對于一些簡單的控制系統(tǒng)也采用開環(huán)式的控制系統(tǒng),當觀測到或感覺到系統(tǒng)的被控參數(shù)發(fā)生偏差以后，用人工的方法去調整變頻器的給定值，使電動機的速度改變，從而達到控制被控參數(shù)的目的一拖二結構變頻器控制柜主回路結構簡圖變頻器控制柜主回路電動機從變頻狀態(tài)切換至工頻狀態(tài)時，必須先斷開K1或K2，使電動機與變頻器脫開，然后再接通K3或K4將電動機接至工頻電源，以避免變頻器的輸出端與工頻電源連接而短路。K1與K3、K2與K4應使用機械聯(lián)鎖交流接觸器，并在控制電路中進行電氣連鎖，以保證運行安全。從變頻狀態(tài)切換至工頻狀態(tài)時，K1或K2與K3或K4操作順序和狀態(tài)相反。狀態(tài)切換時要注意，變頻器頻率值為零時才能進行變頻與工頻的切換變頻控制柜內變頻器的安裝要求對于站內GGD、MNS等大型控制柜1，考慮通風性，對于上行通風變頻器，不建議在風扇上方安裝耗能元件2，考慮干擾性3，考慮器件的分布性（介紹變頻器控制柜原理圖時介紹）4，考慮動力線的分布性5，考慮日常維護對于室外控制柜1，考慮通風性2，考慮器件分布3，動力線分布4，日常維護5，環(huán)境因素變頻器控制柜的控制回路變頻器控制柜的控制回路有兩種類型：（1）傳統(tǒng)的繼電器式控制回路利用交流接觸器輔助觸點組成聯(lián)鎖互鎖結構（2）小型PLC控制回路對工作觸點狀態(tài)進行檢測、邏輯判斷和程序控制。檢測狀態(tài)中包括啟停按鈕狀態(tài)、開關狀態(tài)和熱繼電保護器狀態(tài)設定值液位表或PLC變頻柜電機液位測量變送器聯(lián)合站、轉油站原油外輸系統(tǒng)變頻器系統(tǒng)由顯示控制器、變頻控制柜、可編程控制器(PLC)或液位表、液位變送器等組成。液位表或PLC把設定值轉換成標準控制信號控制變頻器，變頻器改變電機頻率實現(xiàn)對流量的控制。液位變送器測量實際液位與設定值比較后修正液位表或PLC的輸入值，使系統(tǒng)實現(xiàn)閉環(huán)控制常見故障分析：（a）液量增多，變頻器滿負荷工作，長期工作在45~50Hz狀態(tài)，帶載能力下降，常出現(xiàn)過載保護；（b）泵或電機檢修后，電機輸出軸與泵軸不同心，負載增大，變頻器過載保護；（c）變頻器選型不當，容量不足（變頻器容量一般為1.3~1.5電機的容量），加速電子器件老化，變頻器過流保護；（d）液位表或PLC損壞，導致變頻器不能實現(xiàn)控制；（e）積灰嚴重，變頻器內部熱量無法散出，致使變頻器過熱保護；（f）站內外輸管線單流閥損壞，致使變頻器負載過大，過載保護外輸變頻器如圖所示：變頻控制系統(tǒng)按鈕圖如圖所示，控制系統(tǒng)控制2#、3#泵。使用變頻時，工頻/變頻旋鈕轉至變頻，需要自動調節(jié)，把自動/手動旋鈕轉至自動，選擇相應泵的啟動按鈕按下，運行指示燈會亮，實現(xiàn)變頻控制。需要手動調節(jié)自動/手動旋鈕轉至手動，選擇相應泵的啟動按鈕，運行指示等亮，泵啟動，實現(xiàn)工頻控制，電位器可手動調節(jié)變頻器的轉速控制柜操作：使用工頻時，工頻/變頻旋鈕轉至工頻，選擇相應泵的啟動按鈕，運行指示燈亮，實現(xiàn)工頻運行。停止運行時，只需按下停止按鈕。如果出現(xiàn)故障，故障指示燈亮，旋轉（或按下）報警故障復位，清除故障后才能重新使用變頻器污水反沖洗系統(tǒng)反沖洗控制系統(tǒng)簡圖

微機或觸摸屏PLC閥狀態(tài)流量變送器變頻柜設定值電機反沖洗變頻系統(tǒng)由流量表、變頻控制柜、可編程控制器（PLC）、微機或觸摸屏組成，實現(xiàn)反沖流量的梯度調節(jié)和反沖時間的控制，使反沖洗達到要求

常見故障分析：（a）PLC、微機或觸摸屏故障，變頻器無法進行反沖洗操作；（b）長期滿負載工作，電子器件老化，變頻器與電機功率余量不足；（c）積灰嚴重，變頻器內部熱量無法散出，致使變頻器過熱保護污水反沖洗變頻器圖污水反沖洗控制面板控制系統(tǒng)操作順序：給變頻柜送電后，控制電源指示燈亮；使用變頻時，旋轉遠程/本地旋鈕選擇控制方式，工頻/變頻旋鈕轉至變頻狀態(tài)，選擇1#/2#旋鈕，手動/自動旋鈕轉至自動，按下啟動按鈕，變頻器啟動。故障燈亮，在變頻器面板上進行故障清除。如果變頻器需要現(xiàn)場手動調節(jié)頻率，則手動/自動旋鈕轉至手動，調節(jié)手動設定選擇頻率。使用工頻時，工頻/變頻旋鈕轉至工頻狀態(tài)，選擇1#/2#旋鈕，按下啟動按鈕，工頻啟動注聚及單井變頻系統(tǒng)注聚變頻器圖注聚及單井變頻系統(tǒng)結構簡單，一般只需要一臺變頻器帶一臺電機，實現(xiàn)簡單的變頻器起、停功能即可井用變頻器圖常見故障原因分析：（a）注聚站變頻器積灰嚴重，常出現(xiàn)過熱保護；（b）有些注聚站，兩臺變頻器同時向一口井中注聚，單流閥損壞，導致其中一臺變頻器過載保護；（c）注聚站變頻器24小時運轉，風扇損壞，致使熱量不能及時散發(fā)，變頻器過熱保護；（d）單井變頻器在室外放置，冬天長時間停機后，可能由于氣溫低而無法正常啟動沒有控制系統(tǒng)的變頻器，按照變頻器的控制面板對變頻器進行操作。注意！使用中出現(xiàn)故障，變頻器停止運行，參考變頻器手冊，確定故障原因，清除故障后運行變頻器使用中的注意事項（1）操作人員熟知變頻控制柜上指示燈、指示表、開關、按鈕作用，并掌握變頻器的狀態(tài)；（2）出現(xiàn)變頻器故障時，及時將電機切換到工頻工作狀態(tài)；（3）變頻器出現(xiàn)故障后，及時記錄故障信息并真實反應給管理和維修人員；（4）變頻器出現(xiàn)故障，不要盲目再次給變頻器送電，要判斷故障后才能送電；（5）定期對變頻器進行清灰處理，保持變頻器內部清潔、風道暢通，周圍環(huán)境清潔、干燥；（6）停止變頻系統(tǒng)時，要先停變頻器，在斷控制系統(tǒng)外部電源，避免帶負荷斷電；（7）啟動變頻器時，不要把頻率設的過高，先低頻率運轉，再調到高頻率；（8）變頻器啟動前，檢查電機有無反轉，如果電機反轉，則不能啟動變頻器；（9）變頻器啟動后，觀察電機情況，正常后才可離開；（10）使用變頻器時，出口閥門要全打開，避免變頻器負載保護變頻器是以半導體元件為中心構成的靜止裝置，由于溫度、濕度、塵埃、振動等，使用環(huán)境的影響，以及其零部件常年累月的變化、壽命等原因而發(fā)生故障，為了防患于未然必須進行日常檢查和定期檢查二、變頻器的維護保養(yǎng)日常檢查與維護1、日常檢查基本上是檢查運行中是否有異?，F(xiàn)象：①安裝地點的環(huán)境是否有異常？②冷卻系統(tǒng)是否正常？③變頻器是否有異常振動、異常聲音？④是否有異常過熱、變色？是否有異味？⑤電動機是否有異常振動、異常聲音和過熱、是否有異味？日常檢查事項表：檢查不停止運行就不能檢查的部位和需要定期檢查的部位。根據使用環(huán)境，可以3個月或6個月對變頻器進行一次定期檢查。檢查內容：1冷卻系統(tǒng)是否有異常？清掃電路板灰塵與風道灰塵。2緊固檢查及加固。由于振動、溫度變化等影響，螺釘、螺栓等緊固部分往往松動，要仔細確認后實施；3導體、絕緣物是否有腐蝕、破損？4確認保護回路等的動作，確認各部的動作波形；5檢查與更換冷卻風扇、接觸器、繼電器；2、定期檢查定期檢查事項表：定期檢查事項表：1、冷卻風機用于主回路半導體元件等發(fā)熱器件冷卻的風扇，通常壽命時間為1～4萬小時。其壽命的長短與使用的環(huán)境及保養(yǎng)狀況密切相關對于連續(xù)長時間運轉的裝置，通常需要以2~3年一次的周期更換冷卻風機或軸承當然，如果檢查時發(fā)現(xiàn)有異常聲音、異常振動，同樣需要更換變頻器控制柜零部件的檢查保養(yǎng)

變頻器的一些零部件，在組成或者特性上其老化是可以預計的。因為這些零部件的老化、損壞會降低變頻器的性能，甚至引起故障，為了防患于未然，有必要定期檢查和更換。這樣的零部件有以下幾種：1）向上推拉手并卸下風扇蓋。2）風扇連接線操作流程：<注意>如果弄錯風向，將導致變頻器壽命縮短。安裝風扇時，請不要夾住配線。更換風扇時，請關閉電源后進行作業(yè)。即使關閉電源由于變頻器內部通電也會導致觸電事故2、斷路器、接觸器或繼電器

斷路器周期性使用中出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象時需要注意安全性

接觸器、繼電器需要經常反復地開閉動作，觸點容易磨損、氧化而導致接觸不良，所以達到一定的開閉次數(shù)（壽命）時就需要更換３、電機運行環(huán)境的檢查是否通風、是否震動等；電動機本身器件是否松動：接線盒、風葉罩、油封蓋、大端蓋、風葉等；用手感覺電機自身溫度相對高低；用聽棒聽電機的軸承運行狀況是否缺油