變頻系統(tǒng)操作及維護(hù)手冊

1、潛油電泵控制系統(tǒng)說明書WZ11-1N平臺潛油電泵控制系統(tǒng)中海油能源發(fā)展股份有限公司采油技術(shù)服務(wù)分公司2008年12月目 錄§1系統(tǒng)概述3§2安裝與接線4§2.1 變頻器、中央控制柜的安裝及接線4§3準(zhǔn)備4§3.1通電前的檢查4§3.2試運(yùn)行5§3.3系統(tǒng)運(yùn)行的操作準(zhǔn)備5§3.4潛油電泵控制系統(tǒng)的啟動(dòng)步驟6§4系統(tǒng)操作7§4.1中央控制柜操作7§4.2系統(tǒng)操作介紹7§4.2.1系統(tǒng)操作主畫面7§4.2.2平臺電泵數(shù)據(jù)總覽8§4.2.3參數(shù)設(shè)置9§4

2、.2.4選井啟動(dòng)11§4.2.5 歷史曲線14§4.2.6 故障查詢15§4.2.7 退出系統(tǒng)16§5 常見故障分析16§6 附錄17警告合格操作員 為了理解本手冊和本手冊中的警示標(biāo)記并能熟練掌握變頻系統(tǒng)中所有設(shè)備的相關(guān)操作，合格操作員必須經(jīng)過變頻系統(tǒng)技術(shù)操作培訓(xùn)并取得合格資格。危 險(xiǎn) 當(dāng)違反本手冊中的操作規(guī)定或不按安全規(guī)程操作，必會造成 ！ 嚴(yán)重人身傷害或設(shè)備重大損壞。 警 告 當(dāng)違反本手冊中的操作規(guī)定或不按安全規(guī)程規(guī)定操作，可能會造 ！ 成嚴(yán)重人身傷害或設(shè)備重大損壞。 當(dāng) 心 當(dāng)違反本手冊中的某些操作規(guī)定或不按安全規(guī)程規(guī)定操作，可能 ！ 會

3、造成一定的人身傷害或設(shè)備部分損壞。 注 意 有關(guān)重要信息應(yīng)引起高度重視。 ！ 未經(jīng)許可不得復(fù)制、修改本說明書，因系統(tǒng)改進(jìn)及規(guī)格變更，公司不另行通知。本說明書盡力詳述有關(guān)內(nèi)容， 本說明書中沒有特別敘述的內(nèi)容即可解釋為不可使用。§1系統(tǒng)概述適應(yīng)范圍 本系統(tǒng)根據(jù)銘牌上規(guī)定的電壓范圍、功率范圍、機(jī)組數(shù)量等，工作在輸入電網(wǎng)頻率為50HZ的三相交流電網(wǎng)上；實(shí)現(xiàn)多臺變頻運(yùn)行、運(yùn)行和報(bào)警狀態(tài)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、故障查詢等功能。系統(tǒng)組成 系統(tǒng)包括如下幾個(gè)部分：Ø 7套變頻器(含正弦波濾波器)Ø 7臺變頻升壓變壓器Ø 2臺有源電力濾波器Ø 1臺中央控制柜系統(tǒng)原理

4、在海上平臺采用低壓變頻然后升壓的方式來滿足石油平臺上的中壓電機(jī)的要求。考慮到潛油電機(jī)的電壓范圍很寬，使用了具有三組抽頭的變頻升壓變壓器。使用時(shí)根據(jù)潛油泵的電壓大小選擇合適的抽頭。對于變頻系統(tǒng)，平臺電源（380V）接到變頻器作為輸入電源，變頻器的輸出接輸出濾波器，形成正弦波后由變頻升壓變壓器升壓，變頻升壓變壓器的輸出直接與電機(jī)的電纜相接。變頻器輸出是調(diào)制的方波，在拖動(dòng)海上石油平臺上的電機(jī)時(shí)會有很多不利的情況，其中之一是在電機(jī)側(cè)容易出現(xiàn)高次諧波，為了避免這些不利現(xiàn)象的發(fā)生，在變頻器的輸出側(cè)使用了正弦波濾波器。通過正弦波濾波器后，方波信號會變成很好的正弦波形，可以解決上述問題。 系統(tǒng)功能Ø

5、 變頻參數(shù)設(shè)置Ø 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測Ø 多種保護(hù)與報(bào)警Ø 歷史數(shù)據(jù)和故障查詢Ø 單臺電泵變頻運(yùn)行Ø 單臺調(diào)產(chǎn)或測井§2安裝與接線§2.1 變頻器、中央控制柜的安裝及接線安 裝 中央控制柜、變頻器并排安放在一起，統(tǒng)一安裝在平臺電泵控制室，底部與平臺鐵板固定，防止平臺在海上晃動(dòng)時(shí)導(dǎo)致傾倒發(fā)生危險(xiǎn)（中央控制柜、變頻器的外形及安裝圖分別見附圖2、附圖3）。考慮到以后的維護(hù)方便，中央控制柜兩側(cè)和后側(cè)應(yīng)當(dāng)留有550mm的寬度，便于設(shè)備維護(hù)和安裝。2.1.1 變頻器接線主電路接線端子輸入端子：U1/L1 V1/L2 W1/L3（接平臺380V電

6、源）輸出端子：U2/T1 V2/T2 V3/T3（接變頻升壓變壓器輸入）通訊接線在本系統(tǒng)中，變頻器與中央控制柜PLC S7300之間是采用PROFIBUS協(xié)議通訊。PROFIBUS完全滿足傳動(dòng)工藝的要求，運(yùn)用PROFIBUS協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與變頻器之間的參數(shù)讀出，參數(shù)寫入，和變頻器的啟?？刂啤Ｖ醒肟刂乒衽c中控室采用MODBUS總線通訊。§3準(zhǔn)備變頻系統(tǒng)運(yùn)行前或設(shè)備第一次開機(jī)或設(shè)備停運(yùn)較長時(shí)間后開機(jī)運(yùn)行，都要例行下列程序，首先將設(shè)備和系統(tǒng)準(zhǔn)備好§3.1通電前的檢查 檢查變壓器、變頻器等設(shè)備主線路接線正確與否，螺絲是否均已擰緊，接地是否良好，控制線路是否無誤；這一工作是對上

7、一步驟的確認(rèn)。§3.2試運(yùn)行u 單機(jī)通電試運(yùn)行：對變頻器（包括HVM濾波器）、中央控制柜均要進(jìn)行單機(jī)通電試驗(yàn)， 確保每臺設(shè)備處于完好狀態(tài)，只有順利通過這一步驟，才能進(jìn)入下一程序。 u 聯(lián)機(jī)啟動(dòng)試運(yùn)行： 變頻升壓變壓器等是從動(dòng)供電，因此必須在聯(lián)機(jī)啟動(dòng)時(shí)才能運(yùn)行，其主電路工作流程見下圖： 危 險(xiǎn) 注： 在做上述項(xiàng)目測試時(shí)，其檢測設(shè)備要符合每一級相關(guān)電 壓，否則會有危險(xiǎn)。 ！ §3.3系統(tǒng)運(yùn)行的操作準(zhǔn)備3.3.1 變頻啟動(dòng)潛油泵1. 檢查并確認(rèn)變頻器的參數(shù)設(shè)置；2. 檢查并確認(rèn)中央控制柜的參數(shù)設(shè)置；3.3.2 變頻器操作變頻器為高壓帶電體，工作時(shí)請不要隨意打開柜門。如檢修必須打開

8、，請先把主開關(guān)斷掉，再過五分鐘以上，直到PMU面板無顯示方可開門，才能進(jìn)行檢查和維修。但電子元件不可用手觸摸，否則靜電容易損壞電子元件。另外，柜內(nèi)主接線請勿隨意改動(dòng)。u 啟動(dòng)前的檢查檢查變頻器進(jìn)出線接線正確后，再合上變頻器左下角的進(jìn)線主開關(guān)，這時(shí)門上PMU顯示面板自檢（數(shù)字變化），最后顯示主菜單。u 變頻柜的控制方式變頻器由PLCS7300控制，使用PROFIBUS協(xié)議，變頻器的啟動(dòng)、停止、電機(jī)保護(hù)參數(shù)寫入、參數(shù)的讀出均由上位機(jī)程序控制。u 變頻器的參數(shù)設(shè)置1、 參數(shù)復(fù)位到出廠設(shè)置2、 根據(jù)變頻參數(shù)表設(shè)置變頻器參數(shù)u 故障報(bào)警變頻器有故障時(shí)，通過profibus現(xiàn)場總線傳到上位機(jī)進(jìn)行顯示，同時(shí)

9、變頻器就會自動(dòng)停機(jī)而且在上位機(jī)上顯示故障原因，另外還可通過上位機(jī)的故障記錄功能查詢最近1000次的故障記錄。u 故障復(fù)位故障排除后，可在上位機(jī)上按下復(fù)位鍵ReSet，變頻器即可投入正常工作，如果按復(fù)位健不起作用，可斷開變頻器電源，三分鐘以后再上電，即可正常工作。§3.4潛油電泵控制系統(tǒng)的啟動(dòng)步驟A. 在系統(tǒng)首次運(yùn)行和更換電泵后，需要有操作權(quán)限的技術(shù)人員進(jìn)行變頻參數(shù)設(shè)置。需要設(shè)置的參數(shù)包括：過載設(shè)置、欠載設(shè)置、過載時(shí)間、欠載時(shí)間等。B. 在上位機(jī)選擇相應(yīng)的運(yùn)行井號，只有滿足啟動(dòng)條件時(shí)才能選擇進(jìn)行啟動(dòng)，否則按鈕為灰色，禁止操作。C. 系統(tǒng)滿足啟動(dòng)條件時(shí)才能按啟動(dòng)按鈕。D. 在運(yùn)行過程中，

10、如出現(xiàn)報(bào)警，則顯示報(bào)警提示，出現(xiàn)報(bào)警提示后，確認(rèn)后才可消除報(bào)警提示。如不能消除，則說明報(bào)警仍然存在。E. 在運(yùn)行過程中，根據(jù)需要可按“停止”按鈕來停止變頻器。F. 運(yùn)行完畢，返回主畫面。§4系統(tǒng)操作§4.1中央控制柜操作首先合上中央控制柜內(nèi)的空氣開關(guān)（原理圖的ZK），面板電源指示燈亮，此時(shí)中央控制柜內(nèi)的設(shè)備全部帶電，監(jiān)控計(jì)算機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。§4.2系統(tǒng)操作介紹 中央控制柜工業(yè)計(jì)算機(jī)是集系統(tǒng)軟件和用戶軟件為一體的人機(jī)操作界面（HMI），操作人員只要在屏幕上點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕即可進(jìn)行相應(yīng)的操作，非常直觀明了。該系統(tǒng)在操作主界面上有七個(gè)主要操作功能。§4.2.1系統(tǒng)操

11、作主畫面 系統(tǒng)上電后自動(dòng)運(yùn)行顯示該畫面，在該畫面的左邊有：數(shù)據(jù)總覽、選井啟動(dòng)、參數(shù)設(shè)置、歷史曲線、故障查詢、系統(tǒng)封面和退出系統(tǒng)共七個(gè)主要操作功能按鈕，只要在屏幕上點(diǎn)相應(yīng)的按鈕即可進(jìn)行相關(guān)操作。§4.2.2平臺電泵數(shù)據(jù)總覽在系統(tǒng)主畫面上按“數(shù)據(jù)總覽”按鈕后，即進(jìn)入平臺電泵數(shù)據(jù)總覽畫面，如下圖所示：在平臺電泵數(shù)據(jù)總覽中顯示了所有電泵的主要運(yùn)行數(shù)據(jù)：電機(jī)電壓、電機(jī)電流、變頻頻率等以及運(yùn)行狀態(tài)和故障指示。圖中數(shù)據(jù)為藍(lán)色字體時(shí)說明控制當(dāng)前電泵在線（即變頻器在工作并且在網(wǎng)絡(luò)中工作正常），相反，若沒有數(shù)據(jù)顯示則表明相應(yīng)的變頻器斷電，不在網(wǎng)絡(luò)中工作即離線。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)有識別站點(diǎn)上線、離線的能

12、力，并且整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊不受其影響。當(dāng)DP從站（即變頻器）上線或離線時(shí)，S7300PLC通過硬件診斷識別出來，再通過相應(yīng)程序的處理使S7300PLC不會進(jìn)入STOP模式，保持繼續(xù)運(yùn)行?！斑\(yùn)行電壓”是指從變頻變壓器輸出到電機(jī)的電源電壓；運(yùn)行電流是電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行電流； “變頻頻率”是變頻器的運(yùn)行頻率，如果變頻器未運(yùn)行則數(shù)據(jù)為零；“運(yùn)行狀態(tài)”指示燈呈現(xiàn)綠色表明電泵處于變頻運(yùn)行狀態(tài)，“停機(jī)狀態(tài)”為紅色時(shí)表明處于停機(jī)狀態(tài)；如果電泵或者變頻器運(yùn)行出現(xiàn)故障，則“故障指示”燈呈現(xiàn)紅色閃爍狀態(tài)。選擇井號按鈕，可以進(jìn)入相應(yīng)井電泵運(yùn)行監(jiān)控畫面，進(jìn)行啟?？刂坪蛿?shù)據(jù)查詢等操作。注： “在線” 表示變頻器在工作并且在網(wǎng)絡(luò)中工

13、作正常，運(yùn)行狀態(tài)良好；“離線”表示變頻器暫時(shí)不在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，說明變頻器斷電或其profibus總線適配器損壞。§4.2.3參數(shù)設(shè)置 在“主菜單”畫面上按“參數(shù)設(shè)置”按鈕后，即進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置畫面?！皡?shù)設(shè)置”是受密碼保護(hù)的，防止無關(guān)人員隨意操作； 通過選擇不同的井號按鈕設(shè)置不同井的電機(jī)保護(hù)參數(shù)。“參數(shù)名稱”列顯示了所要設(shè)置的保護(hù)參數(shù)，這些數(shù)據(jù)直接從中央控制柜的PLC中讀取 ，點(diǎn)擊“修改設(shè)置”數(shù)據(jù)右側(cè)的“”按鈕輸入要修改的新的設(shè)定值。 輸入完畢按“修改生效”和“確定”按鈕，使得新的設(shè)定值寫入到PLC中，這時(shí)“當(dāng)前設(shè)置”和“修改設(shè)置”數(shù)據(jù)保持一致，說明修改成功，相反，如果按“修改生效”和“確

14、定”按鈕后，“當(dāng)前設(shè)置”和“修改設(shè)置”數(shù)據(jù)保持不一致，則說明修改未成功，可以重新再試一遍，如果仍未成功需要與系統(tǒng)供應(yīng)商聯(lián)系。在選擇“井號”時(shí)有可能按鈕是灰色的，無法操作，這說明相應(yīng)的變頻器不在線即相應(yīng)的變頻器可能斷電。在輸入?yún)?shù)時(shí)，只需要用點(diǎn)“修改設(shè)置”列右邊的“”按鈕，則會彈出一個(gè)模擬鍵盤（如右圖），供用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入。模擬鍵盤上 “CLR”用于清除輸入的所有字符，便于重新輸入。如果不輸入任何數(shù)據(jù)按“取消”鍵即可，如果輸入完畢請按“輸入”鍵。 “檔位設(shè)置” 是指當(dāng)前變壓器所設(shè)置的檔位電壓值；“過載設(shè)置” 是指當(dāng)運(yùn)行電流大于此數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為發(fā)生過載；“欠載設(shè)置” 是指當(dāng)運(yùn)行電流小于此數(shù)值時(shí)，

15、系統(tǒng)認(rèn)為發(fā)生欠載；“過壓設(shè)置”是指當(dāng)運(yùn)行電壓大于此數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為發(fā)生過壓；“欠壓設(shè)置”是指當(dāng)運(yùn)行電壓小于此數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為發(fā)生欠壓；“過載延時(shí)設(shè)置”是指允許發(fā)生過載的時(shí)間，超出此時(shí)間控制柜跳閘；“欠載延時(shí)設(shè)置”是指允許發(fā)生欠載的時(shí)間，超出此時(shí)間控制柜跳閘；“過壓延時(shí)設(shè)置”是指允許發(fā)生過壓的時(shí)間，超出此時(shí)間控制柜跳閘；“欠壓延時(shí)設(shè)置”是指允許發(fā)生欠壓的時(shí)間，超出此時(shí)間控制柜跳閘； “短路設(shè)置”是指運(yùn)行電流大于此設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為發(fā)生短路，變頻器立即跳閘，不做任何延時(shí)；注：“過載設(shè)置”是潛油電機(jī)額定電流的1.2倍,“欠載設(shè)置”為穩(wěn)定運(yùn)行電流的0.8倍，但必須大于電機(jī)的空載電流?！斑^壓設(shè)置”和“欠

16、壓設(shè)置”分別為運(yùn)行電壓的1.2倍和0.8倍。“電流不平衡設(shè)置”一般采用經(jīng)驗(yàn)值20 %即可，“短路設(shè)置”一般為額定電流47倍，需要根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。由于電機(jī)保護(hù)參數(shù)的設(shè)置直接影響到電機(jī)的正常運(yùn)行，所以電機(jī)保護(hù)參數(shù)的設(shè)置一定要謹(jǐn)慎。§4.2.4選井啟動(dòng) 在系統(tǒng)主畫面上按“選井啟動(dòng)”按鈕后，即進(jìn)入“選井啟動(dòng)”畫面。在進(jìn)行電泵啟動(dòng)之前需要首先設(shè)置電泵運(yùn)行參數(shù)；確定已設(shè)置好電機(jī)參數(shù)后，通過選擇相應(yīng)的井號按鈕，進(jìn)入相應(yīng)井的啟動(dòng)畫面（亦即單井運(yùn)行監(jiān)控畫面）。在該畫面上顯示了平臺所有電潛泵井的井號按鈕，按鈕字體的顏色代表當(dāng)前變頻器是否在線，字體呈現(xiàn)灰色表明不在線（即離線），紅色表明在線。選擇井號

17、按鈕進(jìn)入單井的變頻啟動(dòng)畫面如下圖所示：在畫面左側(cè)區(qū)域顯示了當(dāng)前電控柜的各種開關(guān)狀態(tài)，在變頻主回路上、下兩個(gè)開關(guān)分別代表變頻電源開關(guān)和變頻接通顯示。當(dāng)各個(gè)開關(guān)為綠色方塊時(shí)代表開關(guān)合上，相反表明斷開。主回路下面紅黃圓圈代表潛油電機(jī)，紅黃顏色交替時(shí)表明電機(jī)在運(yùn)行。在“運(yùn)行狀態(tài)”欄有3個(gè)模擬指示燈，綠色“運(yùn)行”燈亮，說明電機(jī)在運(yùn)行，“停機(jī)”燈為紅色時(shí)，表明停機(jī)狀態(tài)，如果電機(jī)出現(xiàn)故障，則“故障”燈呈現(xiàn)紅色同時(shí)閃爍。電機(jī)故障包括：短路、過載、欠載、過壓、欠壓等。在“實(shí)測顯示”區(qū)域顯示了當(dāng)前電機(jī)的所有實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括電機(jī)電壓（單位：V）、電流（單位：A）等。在“遠(yuǎn)程控制”欄可以實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)對電泵的遠(yuǎn)程啟動(dòng)

18、、停止操作。啟動(dòng)電泵只有在電泵處于停機(jī)的狀態(tài)下并且輸入啟動(dòng)頻率（>=30hz），“啟動(dòng)”按鈕可以操作；相反，如果條件不滿足，則“啟動(dòng)”按鈕為灰色，不能進(jìn)行操作，防止誤操作的發(fā)生。檢查變頻參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)滿足啟動(dòng)條件后，即可啟動(dòng)變頻器（可由上圖中的各個(gè)頻率值按鈕來輸入頻率，并可通過右邊的微調(diào)按鈕對輸入頻率進(jìn)行微調(diào)）。§4.2.5 歷史曲線通過主畫面的“歷史曲線”按鈕可以查看任意電泵的歷史運(yùn)行記錄，包括運(yùn)行電壓、運(yùn)行電流等數(shù)據(jù)。上位機(jī)中記錄了平臺所有電泵的歷史運(yùn)行記錄，數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間間隔正常情況下為每分鐘記錄一次，在歷史數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行歸檔，用于日后查詢；在數(shù)據(jù)突變并導(dǎo)致跳閘的情況下，數(shù)

19、據(jù)記錄的時(shí)間間隔為500ms，記錄時(shí)間為跳閘的前10分鐘，用于對故障進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。歷史曲線畫面如下圖： 歷史數(shù)據(jù)庫中歸檔存儲了約一年的電泵運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以通過不同功能按鈕察看相應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)，這些功能按鈕有10分鐘、1小時(shí)、8小時(shí)、1天、1周、1月、1年等，分別用于察看數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的的歷史數(shù)據(jù)。打?。和ㄟ^彩色打印機(jī)可打印整個(gè)屏幕畫面，不同的曲線通過不同的顏色和線型進(jìn)行區(qū)別。§4.2.6 故障查詢在主畫面中選擇“故障查詢”，進(jìn)入故障查詢畫面，如下圖：在上位機(jī)的歷史故障數(shù)據(jù)庫中記錄了所有電泵總共1000次的跳閘記錄，用于對歷史故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。歷史故障記錄的內(nèi)容有跳閘的日期、時(shí)間、跳閘原因以及跳閘時(shí)刻的電機(jī)電壓、電機(jī)電流、運(yùn)行頻率等。歷史故障數(shù)據(jù)庫具