淺析中壓變頻器在管道輸油工業(yè)生產(chǎn)中的維護(hù)意義

（中國(guó)石油管道加格達(dá)奇輸油氣分公司，黑龍江 加格達(dá)奇 165000）

1 變頻器的原理及作用

1.1 變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT 的開(kāi)斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，變頻器具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)的保護(hù)作用。

變頻器通常分為4 部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。

（1）整流單元：將工作頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。（2）高容量電容：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的電能。（3）逆變器：由大功率開(kāi)關(guān)晶體管陣列組成電子開(kāi)關(guān)，將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波。（4）控制器：按設(shè)定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)。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)。泵類設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過(guò)調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)給油量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過(guò)程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過(guò)降低泵的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。

1.2 變頻器頻率f 與電壓e、電機(jī)轉(zhuǎn)速n 的關(guān)系

（1）公式 e=4.44kfnΦ；f=電機(jī)頻率，N=每相繞組匝數(shù)，Φ=電氣隙磁，K=與繞組有關(guān)的常數(shù)。

通過(guò)公式可以看出電壓和頻率成比例變化。

（2）公式 n=60 f(1-s)/p；f=電機(jī)供電頻率，s=(n1-n)/n1 轉(zhuǎn)差率，p=電機(jī)極對(duì)數(shù)）

通過(guò)公式可以看出頻率和轉(zhuǎn)速成比例變化。

1.3 應(yīng)用變頻器可以延長(zhǎng)電機(jī)及其他設(shè)備的壽命，降低維護(hù)成本

采用直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為額定電流6～7 倍，因此，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，采用變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)(起動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng))。起動(dòng)電流為額定電流的1.2～1.5 倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%～120%額定轉(zhuǎn)矩。機(jī)械轉(zhuǎn)速降低，有效降低機(jī)械磨損。

2 變頻器在管道輸油工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的作用

2.1 變頻器帶動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，輸油管線管線壓力變化更加平穩(wěn)。

2.2 輸油管線壓力等被控量調(diào)節(jié)更及時(shí)，準(zhǔn)確。

2.3 應(yīng)用變頻啟動(dòng)能夠減少輸油泵的水擊效應(yīng)，進(jìn)而對(duì)管道的平穩(wěn)運(yùn)行，輸油泵和閥門的保護(hù)都有重要的意義。

3 變頻器對(duì)環(huán)境的要求

3.1 變頻器對(duì)溫度要求

變頻器內(nèi)部檢測(cè)溫度的元件位于變壓器的鐵心內(nèi)部，溫度到達(dá)130℃變頻器發(fā)出報(bào)警，達(dá)到150℃并且延遲30 秒變頻器就發(fā)出故障，同時(shí)跳上級(jí)的高壓開(kāi)關(guān)。

在變頻器功率單元柜內(nèi)的每個(gè)功率單元上有一個(gè)測(cè)溫元件，安裝IGBT 下面的散熱器上，當(dāng)散熱器溫度到達(dá)80℃是，相應(yīng)的功率單元發(fā)出報(bào)警，當(dāng)散熱器溫度達(dá)到88℃時(shí)，此功率單元發(fā)出故障，在沒(méi)有安裝旁路系統(tǒng)的情況下，變頻器停止運(yùn)行。

在通風(fēng)良好的情況下：

變頻器要求環(huán)境溫度在0-40℃,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)最佳溫度應(yīng)保持在25℃，如果環(huán)境溫度超過(guò)40℃，那么變頻器內(nèi)部功率單元散熱器的溫度將可能超過(guò)溫度閾值。如果環(huán)境溫度低于0℃，那么變頻器內(nèi)部的問(wèn)題將會(huì)低于0℃，這樣可能造成變頻器無(wú)法開(kāi)機(jī)，變頻器會(huì)報(bào)出功率單元過(guò)壓故障。

在變頻器功率提高的情況下，發(fā)熱量按電流的平方增大，所以變頻器溫度的變化要控制，能夠散熱，可以通過(guò)室內(nèi)與室外的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行散熱，或者室內(nèi)加裝空調(diào)降溫。在通風(fēng)不好的情況下，即使環(huán)境溫度沒(méi)有超過(guò)40℃，但是變頻器內(nèi)部溫度也可能超溫報(bào)警，所以保持良好的通風(fēng)是非常重要的。

3.2 變頻器對(duì)粉塵的要求

粉塵污染：<100 微米@6.5 毫克/立方英尺，應(yīng)避免碳粉、金屬顆粒、硫化物等導(dǎo)電性、腐蝕性粉塵。

(1)由于變頻器房間是外循環(huán),那么灰塵不可避免的進(jìn)入變頻器內(nèi)部，并且在內(nèi)部累積，對(duì)于存在的導(dǎo)電灰塵，那么會(huì)造成線路板元器件短路損壞，從而使變頻器出現(xiàn)故障。

(2)這些灰塵也會(huì)在變頻器的濾網(wǎng)上積累，長(zhǎng)期作用，影響通風(fēng)并影響變頻器的散熱，危害甚大。

3.3 變頻器對(duì)運(yùn)行環(huán)境濕度的要求

(1)運(yùn)行時(shí)最大95%，無(wú)冷凝（貯存時(shí)小于70%），潮氣進(jìn)入變頻器變壓器內(nèi)部，形成凝露，會(huì)影響變壓器的絕緣。

(2)潮氣如果進(jìn)入變頻器的功率單元柜內(nèi)部，與內(nèi)部的灰塵混合，形成結(jié)塊，使線路板短路損壞，并影響其散熱。

3.4 變頻器通風(fēng)系統(tǒng)分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)

內(nèi)循環(huán)是變頻器室內(nèi)的空氣進(jìn)入變頻器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)帶走變頻器內(nèi)部熱量。外循環(huán)為室內(nèi)有與外界通風(fēng)的通道，通過(guò)室外的空氣進(jìn)入變頻器，吸收變頻器發(fā)出的熱量，實(shí)現(xiàn)散熱，但室外循環(huán)受外界環(huán)境的影響較大，對(duì)變頻器的安全運(yùn)行產(chǎn)生不利的因數(shù)。若在建設(shè)過(guò)程中室內(nèi)與室外的通風(fēng)孔過(guò)小，還可能造成變頻室內(nèi)負(fù)壓?jiǎn)栴}，進(jìn)風(fēng)小于出風(fēng)量，對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行也不利。

室內(nèi)循環(huán)能夠?qū)ψ冾l器運(yùn)行起到良好的環(huán)境條件，室內(nèi)清潔，干燥，能夠認(rèn)為控制變頻器的運(yùn)行環(huán)境。

4 變頻器日常維護(hù)的重要意義

4.1 經(jīng)常檢查室內(nèi)溫度，通風(fēng)情況，保持室內(nèi)的溫度達(dá)到變頻器運(yùn)行溫度的要求。

4.2 室內(nèi)保持清潔干燥，濕度較低，可以通過(guò)加熱器、干燥劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.3 經(jīng)常檢查變頻器是否有異常聲響，異味，柜體是否發(fā)熱。排風(fēng)口是否有異味。

4.4 定期清洗過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)清潔，可以保證變頻器進(jìn)風(fēng)口通暢，能夠更好的吸附灰塵。

結(jié)語(yǔ)

可見(jiàn)變頻器的日常維護(hù)對(duì)變頻器的安全運(yùn)行起到重要的作用，注重變頻器的維護(hù)，好的運(yùn)行維護(hù)環(huán)境，才能保證變頻器的安全運(yùn)行，讓其發(fā)揮工業(yè)生產(chǎn)中的高效作用。

[1]杜海濤.中壓變頻器在海上采油平臺(tái)潛油電泵中的應(yīng)用[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012-11-15.

[2]何麗梅，楊 ?.中壓變頻器的技術(shù)特性及運(yùn)用[J].天然氣與石油，2008-04-25.