三、變頻器維護(hù)與應(yīng)用

變頻器的維護(hù)與應(yīng)用2016.2.262一、變頻器的應(yīng)用1.1、油田應(yīng)用變頻器控制的組成變頻器作為生產(chǎn)中重要的交流調(diào)速設(shè)備，因其具有高效率的驅(qū)動性能和良好的控制特性，在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用。近些年，變頻器在油田生產(chǎn)中被大量使用，主要應(yīng)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(diǎn)火裝置、螺桿泵井、抽油機(jī)井

在油田所應(yīng)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(guān)、中間繼電器、指示燈、頻率表、電流表、電壓表、按鈕組成，實(shí)現(xiàn)變頻與工頻的切換、電機(jī)間切換、電氣聯(lián)鎖互鎖、報(bào)警提示等功能通過變頻器控制柜面板上的按鈕實(shí)現(xiàn)控制功能。變頻器控制柜面板由故障指示燈、手動運(yùn)行指示燈、自動運(yùn)行指示燈、電壓表、電流表、功能轉(zhuǎn)換開關(guān)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(diào)節(jié)器、控制器、變頻器、電動機(jī)及被控制設(shè)備幾部分組成。傳感器用來感測被控設(shè)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(zhuǎn)換成電信號。變送器把傳感器得到的電信號進(jìn)行處理，然后統(tǒng)一調(diào)整為規(guī)則化的電壓0V～10V或電流信號4mA～20mA等作為調(diào)節(jié)器的輸入。調(diào)節(jié)器或控制器，它們其實(shí)就是一個由單片機(jī)或PLC組成的微型控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器本身具有計(jì)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(shí)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(jī)的變頻與工頻之間的切換、被控設(shè)備相關(guān)部件的開啟或關(guān)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(shí)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(dāng)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(diào)整變頻器的給定值，使電動機(jī)的速度改變，從而達(dá)到控制被控參數(shù)的目的一拖二結(jié)構(gòu)變頻器控制柜主回路結(jié)構(gòu)簡圖變頻器控制柜主回路電動機(jī)從變頻狀態(tài)切換至工頻狀態(tài)時(shí)，必須先斷開K1或K2，使電動機(jī)與變頻器脫開，然后再接通K3或K4將電動機(jī)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(yīng)使用機(jī)械聯(lián)鎖交流接觸器，并在控制電路中進(jìn)行電氣連鎖，以保證運(yùn)行安全。從變頻狀態(tài)切換至工頻狀態(tài)時(shí)，K1或K2與K3或K4操作順序和狀態(tài)相反。狀態(tài)切換時(shí)要注意，變頻器頻率值為零時(shí)才能進(jìn)行變頻與工頻的切換變頻控制柜內(nèi)變頻器的安裝要求對于站內(nèi)GGD、MNS等大型控制柜1，考慮通風(fēng)性，對于上行通風(fēng)變頻器，不建議在風(fēng)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(shí)介紹）4，考慮動力線的分布性5，考慮日常維護(hù)對于室外控制柜1，考慮通風(fēng)性2，考慮器件分布3，動力線分布4，日常維護(hù)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(diǎn)組成聯(lián)鎖互鎖結(jié)構(gòu)（2）小型PLC控制回路對工作觸點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)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(guān)狀態(tài)和熱繼電保護(hù)器狀態(tài)設(shè)定值液位表或PLC變頻柜電機(jī)液位測量變送器聯(lián)合站、轉(zhuǎn)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(shè)定值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)控制信號控制變頻器，變頻器改變電機(jī)頻率實(shí)現(xiàn)對流量的控制。液位變送器測量實(shí)際液位與設(shè)定值比較后修正液位表或PLC的輸入值，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制常見故障分析：（a）液量增多，變頻器滿負(fù)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(hù)；（b）泵或電機(jī)檢修后，電機(jī)輸出軸與泵軸不同心，負(fù)載增大，變頻器過載保護(hù)；（c）變頻器選型不當(dāng)，容量不足（變頻器容量一般為1.3~1.5電機(jī)的容量），加速電子器件老化，變頻器過流保護(hù)；（d）液位表或PLC損壞，導(dǎo)致變頻器不能實(shí)現(xiàn)控制；（e）積灰嚴(yán)重，變頻器內(nèi)部熱量無法散出，致使變頻器過熱保護(hù)；（f）站內(nèi)外輸管線單流閥損壞，致使變頻器負(fù)載過大，過載保護(hù)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(shí)，工頻/變頻旋鈕轉(zhuǎn)至變頻，需要自動調(diào)節(jié)，把自動/手動旋鈕轉(zhuǎn)至自動，選擇相應(yīng)泵的啟動按鈕按下，運(yùn)行指示燈會亮，實(shí)現(xiàn)變頻控制。需要手動調(diào)節(jié)自動/手動旋鈕轉(zhuǎn)至手動，選擇相應(yīng)泵的啟動按鈕，運(yùn)行指示等亮，泵啟動，實(shí)現(xiàn)工頻控制，電位器可手動調(diào)節(jié)變頻器的轉(zhuǎn)速控制柜操作：使用工頻時(shí)，工頻/變頻旋鈕轉(zhuǎn)至工頻，選擇相應(yīng)泵的啟動按鈕，運(yùn)行指示燈亮，實(shí)現(xiàn)工頻運(yùn)行。停止運(yùn)行時(shí)，只需按下停止按鈕。如果出現(xiàn)故障，故障指示燈亮，旋轉(zhuǎn)（或按下）報(bào)警故障復(fù)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(jī)或觸摸屏PLC閥狀態(tài)流量變送器變頻柜設(shè)定值電機(jī)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(jī)或觸摸屏組成，實(shí)現(xiàn)反沖流量的梯度調(diào)節(jié)和反沖時(shí)間的控制，使反沖洗達(dá)到要求

常見故障分析：（a）PLC、微機(jī)或觸摸屏故障，變頻器無法進(jìn)行反沖洗操作；（b）長期滿負(fù)載工作，電子器件老化，變頻器與電機(jī)功率余量不足；（c）積灰嚴(yán)重，變頻器內(nèi)部熱量無法散出，致使變頻器過熱保護(hù)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(shí)，旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)程/本地旋鈕選擇控制方式，工頻/變頻旋鈕轉(zhuǎn)至變頻狀態(tài)，選擇1#/2#旋鈕，手動/自動旋鈕轉(zhuǎn)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(jìn)行故障清除。如果變頻器需要現(xiàn)場手動調(diào)節(jié)頻率，則手動/自動旋鈕轉(zhuǎn)至手動，調(diào)節(jié)手動設(shè)定選擇頻率。使用工頻時(shí)，工頻/變頻旋鈕轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)簡單，一般只需要一臺變頻器帶一臺電機(jī)，實(shí)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(yán)重，常出現(xiàn)過熱保護(hù)；（b）有些注聚站，兩臺變頻器同時(shí)向一口井中注聚，單流閥損壞，導(dǎo)致其中一臺變頻器過載保護(hù)；（c）注聚站變頻器24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)扇損壞，致使熱量不能及時(shí)散發(fā)，變頻器過熱保護(hù)；（d）單井變頻器在室外放置，冬天長時(shí)間停機(jī)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(jìn)行操作。注意！使用中出現(xiàn)故障，變頻器停止運(yùn)行，參考變頻器手冊，確定故障原因，清除故障后運(yùn)行變頻器使用中的注意事項(xiàng)（1）操作人員熟知變頻控制柜上指示燈、指示表、開關(guān)、按鈕作用，并掌握變頻器的狀態(tài)；（2）出現(xiàn)變頻器故障時(shí)，及時(shí)將電機(jī)切換到工頻工作狀態(tài)；（3）變頻器出現(xiàn)故障后，及時(shí)記錄故障信息并真實(shí)反應(yīng)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(jìn)行清灰處理，保持變頻器內(nèi)部清潔、風(fēng)道暢通，周圍環(huán)境清潔、干燥；（6）停止變頻系統(tǒng)時(shí)，要先停變頻器，在斷控制系統(tǒng)外部電源，避免帶負(fù)荷斷電；（7）啟動變頻器時(shí)，不要把頻率設(shè)的過高，先低頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，再調(diào)到高頻率；（8）變頻器啟動前，檢查電機(jī)有無反轉(zhuǎn)，如果電機(jī)反轉(zhuǎn)，則不能啟動變頻器；（9）變頻器啟動后，觀察電機(jī)情況，正常后才可離開；（10）使用變頻器時(shí)，出口閥門要全打開，避免變頻器負(fù)載保護(hù)變頻器是以半導(dǎo)體元件為中心構(gòu)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(jìn)行日常檢查和定期檢查二、變頻器的維護(hù)保養(yǎng)日常檢查與維護(hù)1、日常檢查基本上是檢查運(yùn)行中是否有異常現(xiàn)象：①安裝地點(diǎn)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(jī)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(xiàng)表：檢查不停止運(yùn)行就不能檢查的部位和需要定期檢查的部位。根據(jù)使用環(huán)境，可以3個月或6個月對變頻器進(jìn)行一次定期檢查。檢查內(nèi)容：1冷卻系統(tǒng)是否有異常？清掃電路板灰塵與風(fēng)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(xì)確認(rèn)后實(shí)施；3導(dǎo)體、絕緣物是否有腐蝕、破損？4確認(rèn)保護(hù)回路等的動作，確認(rèn)各部的動作波形；5檢查與更換冷卻風(fēng)扇、接觸器、繼電器；2、定期檢查定期檢查事項(xiàng)表：定期檢查事項(xiàng)表：1、冷卻風(fēng)機(jī)用于主回路半導(dǎo)體元件等發(fā)熱器件冷卻的風(fēng)扇，通常壽命時(shí)間為1～4萬小時(shí)。其壽命的長短與使用的環(huán)境及保養(yǎng)狀況密切相關(guān)對于連續(xù)長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置，通常需要以2~3年一次的周期更換冷卻風(fēng)機(jī)或軸承當(dāng)然，如果檢查時(shí)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(yù)計(jì)的。因?yàn)檫@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(fēng)扇蓋。2）風(fēng)扇連接線操作流程：<注意>如果弄錯風(fēng)向，將導(dǎo)致變頻器壽命縮短。安裝風(fēng)扇時(shí)，請不要夾住配線。更換風(fēng)扇時(shí)，請關(guān)閉電源后進(jìn)行作業(yè)。即使關(guān)閉電源由于變頻器內(nèi)部通電也會導(dǎo)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(shí)需要注意安全性

接觸器、繼電器需要經(jīng)常反復(fù)地開閉動作，觸點(diǎn)容易磨損、氧化而導(dǎo)致接觸不良，所以達(dá)到一定的開閉次數(shù)（壽命）時(shí)就需要更換３、電機(jī)運(yùn)行環(huán)境的檢查是否通風(fēng)、是否震動等；電動機(jī)本身器件是否松動：接線盒、風(fēng)葉罩、油封蓋、大端蓋、風(fēng)葉等；用手感覺電機(jī)自身溫度相對高低；用聽棒聽電機(jī)的軸承運(yùn)行狀況是否缺油