機場航油供應自動控制系統中變頻器的維護與參數優化設置

徐自兵

（中國航油華南藍天航空油料有限公司，武漢 430023）

機場航油供應自動控制系統是完成飛機燃料加注關鍵裝備，在航班密度變化較大的機場，“快速”“恒壓”與“穩流”是檢驗該系統是否完善的重要指標。圍繞著“快速”目標，我們可以在輸油泵拖動和起停方式上進行研究；圍繞著“恒壓”和“穩流”目標，我們可以在系統參數設置和優化上努力。

為有效避免起停輸油泵以及關閉管路時產生的“水擊”給管網尤其是飛機加油接口的破壞，機場供油管網和加油車管路中均安裝有卸壓和穩壓裝置，這是后期預防的措施。但要杜絕“水擊”帶來的危害，從根本上講還是減少“水擊”的產生，降低“水擊”壓力。

武漢機場航油供應自動控制系統在 1998年改造的基礎上，2008年對系統中的變頻器進行了更換并對參數進行優化設置，將其他輸油泵直接拖動裝備全部改造為軟起動拖動，日常工作中加強對變頻的維護。運行3年來，該系統完全能滿足武漢機場航班密度變化大的需求，在流量需求變化大的情況下，實現供油“及時、安全恒壓、穩流”的目標。

1 武漢機場航油供應自動控制系統中變頻器的參數優化設置

1.1 武漢機場航油供應自動控制系統概況

武漢機場航油供應自控系統如圖1所示，，PLC采用西門子S7-300雙CPU，選用1臺富士FRN90P11S-4CS變頻器拖動75kW電機調速運行，選用3臺rockwel 150_B135NBDB軟起動器分別拖動3臺75kW電機，高峰航油供應能力 600m3/h，上位機組態使用組態王軟件。

圖1 武漢機場航油供應自動控制系統原理框圖

1.2 變頻器參數優化設置

1）加速時間的設置

由于飛機供油的特殊要求，變頻器拖動輸油泵電機運行需要起動快速，確保供油作業高效。變頻器投入使用之初，我們簡單地將加速時間設置為10s，電機運行過程中變頻器出現過電流報警信號。加速時間設置的約束是將電流閑置在過電流范圍內，不應使過電流保護裝置動作。于是我們將加速時間設置 30s，電機起動平穩運行正常，但飛機加油端反映“加油響應”太慢。根據水泵類負載特性和離心泵“關閥啟泵”規則，我們將變頻器加速時間分為兩階段：0～25Hz5s，25～50Hz10s，總加速時間15s滿足加油端“快速加油”需求。

2）減速時間的設置

電機在減速運行期間，變頻器將處于再生發電制動狀態，傳動系統中的機械能轉換成電能并通過逆變器的回饋二極管將電能回饋到直流側，回饋的電流將導致中間回路的儲能電容器兩端電壓上升。如果電機的制動時間過短，將導致電容器兩端電壓升的過高，變頻器將出現過電壓保護功能動作，變頻器報警并終止運行。因此減速時間設置的約束是防止直流回路電壓過高，不應使過電壓保護裝置動作。為此，我們必須根據負載的具體情況耐心進行減速時間的設置和調整。武漢機場航油自控系統中對變頻器減速時間的設置為15s。

3）轉矩提升功能的設置

變頻器安裝初級由于安裝人員的疏忽，變頻器轉矩提升參數按照出廠缺省值 0.0設置，調試期間發現輸油泵電機有時起動不了，而變頻器無其他任何報警顯示。分析原因是因為轉矩提升參數采用缺省值后導致電機起動轉矩無法克服輸油泵靜轉矩所致，形成“堵轉”現象。為此我們將該變頻器的提升轉矩參數設置設為8.0，從此再沒有出現電機啟動不了的情況。

4）PLC控制程序中合理設置“零界”頻率

武漢航油供應自動控制系統以壓力和流量參數作為主控參數，頻率、電流作為輔控參數。選取頻率作為輔控參數是因為電機在某一轉速下低速運行時，輸油泵產生的離心力無法完成油品的輸送任務，電機類似“空轉”。我們將該轉速對應的頻率作為“零界”頻率參數寫入控制程序，作為系統“拉下”變頻和投入軟啟動的條件之一。目前我們將該零界頻率設置為23Hz。

以上4個參數是決定著變頻器是否正常工作的關鍵參數且與實際現場相聯系，各項參數設置的時候優化和最佳，需要各現場工程技術人員進行長時間的摸索和耐心觀察并隨著流程的變更而適當調整。只有這樣，變頻器才會工作在最佳狀態。

2 變頻器的維護

由于變頻器所處環境的變化如溫度、適度、灰塵等的影響以及變頻器原件的老化等因素，會導致變頻器不能正常工作。因此，我們既要加強變頻器的日常檢查和維護，又需要加強變頻器的例行檢查和測試。

1）日常維護

結合工作經驗，我認為日常維護和檢查主要在以下幾個方面：變頻器和電機發熱是否有異常和燒焦氣味；電機是否有異常聲音與振動；環境溫度是否在變頻器容許的溫度環境；負載電流值是否連續并與以往一致；變頻器輸入電壓是否在正常范圍內；變頻器運行中輸出電流電壓是否在正常范圍；變頻器冷卻風扇是否正常運轉，通道是否暢通，風葉有無積攢較多灰塵；變頻器運行中是否有振動。

2）定期維護

變頻器需要定期維護和保養，維護保養的項目見下表。對于那些處于被用狀態的變頻器變頻器應該建立合理的設備管理制度確保變頻器能定期運行。對變頻器的開蓋檢查作業，一定要切斷電源且在監視屏無顯示、主電源指示燈熄滅，且≤22kW變頻器斷開電源至少5min后≥30kW變頻器斷開電源至少10min后，方可進行。

表1 變頻器定期檢查項目和內容

3 變頻器的故障原因分析

變頻器工作電源忌速斷速合，在變頻開機或者關機自檢過程中突然切斷電源，極易損壞變頻器。為此，2008年我們在對武漢機場航油自動控制系統改造中，取消了變頻器與上端電源之間的交流接觸器（曾經出現過因該接觸器接觸不良導致的變頻器故障），將變頻器直接與電源連接讓變頻器長期通電。

本人結合武漢機場航油自控系統中變頻器的運行維護經驗，匯總變頻器故障分析表如下，供現場技術人員參考。

4 結論

變頻器作為電機拖動的主要設備之一，以其良好的實用性和節能性能，越來越多地被社會各行各業采用。變頻器從全進口設備到今天的全國產化，性能在不斷提升的同時，分類也越來越細，使用也越來越方便。不同的變頻器，盡管廠家、品牌和類型不同，但只要我們嚴格按照廠家說明書進行安裝并結合各現場設備情況進行耐心調試和優化設置，變頻器一定會在國民生產和經濟建設中發揮更大作用。

表2 富士FRN90P11S-4CS變頻器故障和原因分析

[1]韓安榮.通用變頻器及其應用[M].北京:機械工業出版社,2006.

[2]許振茂.變頻調速器裝置及其調試運行與維修[M].北京:兵器工業出版社,1994.