油田變頻器常見(jiàn)故障與處理措施分析

盛建宇

（大慶油田第六采油廠工程技術(shù)大隊(duì)，黑龍江 大慶 163000）

隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展以及人們綠色節(jié)能環(huán)保意識(shí)的逐步提高，各種先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備在企業(yè)中得到了充分的應(yīng)用。變頻器作為一種可以控制變速交流異步電機(jī)的變頻節(jié)能控制設(shè)備，不僅能夠起到節(jié)能降耗的效果，同時(shí)也是企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。在我國(guó)的油田企業(yè)中，變頻器被廣泛應(yīng)用于各種泵類、抽油機(jī)以及油田加熱設(shè)備的各類風(fēng)機(jī)和空調(diào)系統(tǒng)中。變頻器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定性較好，在油田設(shè)備的節(jié)能和自動(dòng)控制方面有著重要的作用，是油田企業(yè)各種設(shè)備正常運(yùn)行的重要保障。在變頻器的使用過(guò)程中，各種故障的發(fā)生勢(shì)必影響企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，因此，油田企業(yè)必須高度重視變頻器的故障分析以及故障處理措施，以保證油田企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)行。

1 油田變頻器綜述

變頻器是一種結(jié)合應(yīng)用微電子技術(shù)和變頻技術(shù)，通過(guò)控制變頻器內(nèi)部lGBT電子元件進(jìn)行輸出電源的電壓和頻率調(diào)控，從而滿足各種電機(jī)設(shè)備的工作電壓需求并達(dá)到電機(jī)設(shè)備節(jié)能和調(diào)速控制的目的。變頻器在結(jié)構(gòu)上主要主電路、整流器、平波回路和逆變器等組成，在實(shí)際應(yīng)用中可以起到各類電機(jī)的變頻節(jié)能、自動(dòng)化控制以及電機(jī)軟啟動(dòng)的作用，同時(shí)對(duì)于電機(jī)設(shè)備的工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量都有較大的提高。按照輸入電壓的不同，變頻器可以分為高壓變頻器和低壓變頻器；按照頻率轉(zhuǎn)換的不同可分為直接式變頻器和間接式變頻器。在油田企業(yè)的實(shí)際運(yùn)用中，需要根據(jù)電機(jī)設(shè)備的類型以及調(diào)速范圍要求等選用合適的變頻器，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)適用的目的。

2 油田變頻器的主要故障類型

油田企業(yè)大部分的設(shè)備通常在室外或者較為特殊的環(huán)境中使用，導(dǎo)致油田變頻器在實(shí)際使用過(guò)程中受到的影響因素較多，故障發(fā)生的可能性相對(duì)較大。這就需要相關(guān)操作人員必須做好變頻器的日常維護(hù)保養(yǎng)，深入學(xué)習(xí)理解油田變頻器的相關(guān)理論知識(shí)，并對(duì)油田變頻器常見(jiàn)故障進(jìn)行歸納總結(jié)，以便于油田變頻器在發(fā)生故障后能夠及時(shí)得到處理和解決，從而保證油田企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。按照油田變頻器的故障發(fā)生原因，其故障主要有變頻器的過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載、過(guò)熱、欠壓故障以及參數(shù)設(shè)置故障等不同類型。在實(shí)際的變頻器維修過(guò)程中，要根據(jù)不同類型的變頻器故障采用不同的方法進(jìn)行解決。

3 油田變頻器故障分析及處理措施

3．1 過(guò)流故障

過(guò)流故障是油田變頻器故障發(fā)生頻率較高的故障類型，在變現(xiàn)形式上主要有下面幾種情況，一是變頻器通電后立刻跳閘且不能復(fù)位，其主要是因?yàn)樽冾l器的模塊損壞，驅(qū)動(dòng)電路損壞或者因?yàn)殡娏鳈z測(cè)電路損壞造成；二是重啟變頻器時(shí)一旦升速就即刻出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，出現(xiàn)這種情況的主要原因?yàn)樨?fù)載出現(xiàn)短路，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩過(guò)小或者逆變模塊受損等；三是變頻器重新啟動(dòng)后不會(huì)立刻跳閘，而是在加速情況下出現(xiàn)跳閘，出現(xiàn)這種狀況主要是因?yàn)樽冾l器的加速時(shí)間、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償或者電流上限設(shè)置出現(xiàn)偏差。在出現(xiàn)變頻器的過(guò)流故障時(shí)，首先需要對(duì)整個(gè)線路進(jìn)行檢查，確保電路無(wú)短路形象發(fā)生，通過(guò)減少變頻器的負(fù)荷變量、延長(zhǎng)變頻器的調(diào)速時(shí)間周期以及加裝能耗制動(dòng)元件和重新設(shè)計(jì)負(fù)荷等措施加以解決。若變頻器在沒(méi)有任何負(fù)荷的情況下還是存在過(guò)流故障，則變頻器已完全損害，必須進(jìn)行更換處理。

3．2 過(guò)壓故障

變頻器過(guò)壓故障即實(shí)際作用于變頻器的電壓超過(guò)設(shè)計(jì)的額定電壓，變頻器的過(guò)壓故障主要有以下兩種情況，一是輸入交流電源過(guò)壓故障。這種過(guò)壓故障一般是由外部因素造成的沖擊導(dǎo)致的變頻器運(yùn)行電壓突然升高。例如在雷電因素引起的變頻器過(guò)壓，在這種情況下，變頻器的運(yùn)行電壓變化幅度較大，變化率也相對(duì)較快。對(duì)于雷電因素產(chǎn)生的過(guò)壓故障處理辦法較為簡(jiǎn)便，在發(fā)生過(guò)壓故障后只需將變頻器的電源斷開(kāi)，一段時(shí)間之后再將變頻器重新啟動(dòng)即可消除故障。二是再生類過(guò)電壓故障。再生類過(guò)電壓故障在變頻器加速、變頻器減速以及變頻器恒速運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)發(fā)生，這類過(guò)壓故障都屬于再生類過(guò)電壓故障的范疇。引起再生類過(guò)電壓故障的主要原因是當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能并通過(guò)變頻器和逆變器重新回到直流回路，當(dāng)變頻器負(fù)載加大時(shí)，其變頻速率較快，變頻器的輸出頻率急速降低，在變頻器的制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生泵生電壓，從而將能量釋放。針對(duì)再生類過(guò)電壓故障，可以通過(guò)延長(zhǎng)變頻器的減速時(shí)間，并根據(jù)實(shí)際的負(fù)載情況適當(dāng)增加變頻器的制動(dòng)單元。三是直流母線過(guò)壓。這種過(guò)壓故障一般發(fā)生在電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)環(huán)節(jié)，在電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)處于短暫的發(fā)電機(jī)狀態(tài)，電能通過(guò)逆變器的電氣元件反向輸入到直流母線并造成逆變器的儲(chǔ)能電容充電，從而導(dǎo)致直流母線過(guò)壓故障。為避免直流母線過(guò)壓故障導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)停機(jī)，一般可以在變頻器上安裝相應(yīng)的抑制單元，在發(fā)生直流母線過(guò)壓故障后需要根據(jù)抑制單元接線是否正確、接線開(kāi)關(guān)是否損壞以及電壓保護(hù)設(shè)定值是否合理等不同情況采取相應(yīng)的處理辦法予以解決。

3．3 過(guò)載故障

過(guò)載故障主要包括電機(jī)過(guò)載和變頻過(guò)載兩種類型，變頻器設(shè)置的加速時(shí)間過(guò)短、電機(jī)的工作電壓過(guò)低以及直流制動(dòng)量過(guò)大和變頻器的負(fù)載過(guò)重等都會(huì)造成變頻器過(guò)載故障。在發(fā)生過(guò)載故障后，需要判斷過(guò)載類型屬于電機(jī)過(guò)載還是變頻過(guò)載，一般情況下，電機(jī)的控制過(guò)載能力較強(qiáng)，過(guò)載故障幾率較小，而變頻器自身因?yàn)榭刂七^(guò)載能力較差，過(guò)載故障發(fā)生頻率較大。若是電機(jī)過(guò)載則需要對(duì)電機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行檢查，必要時(shí)更換大功率的電機(jī)。若是變頻過(guò)載，首先需要對(duì)變頻器的輸出電壓、電流進(jìn)行檢測(cè)，注意排出故障，必要時(shí)更換較大功率的變頻器。

3．4 過(guò)熱故障

變頻器的過(guò)熱故障通常是由周?chē)h(huán)境溫度較高、系統(tǒng)內(nèi)的冷卻風(fēng)機(jī)失靈或者是變頻器的溫度檢測(cè)有誤造成的。發(fā)生過(guò)熱故障時(shí)，首先檢測(cè)周?chē)h(huán)境溫度是否超過(guò)設(shè)備運(yùn)行的溫度要求范圍，采取必要的降溫措施以滿足變頻器及電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行需求，檢查冷卻風(fēng)機(jī)以及溫度檢測(cè)裝置是否正常，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)冷卻風(fēng)機(jī)和溫度檢測(cè)裝置進(jìn)行維修或者更換。

3．5 欠壓故障

變頻器的正常運(yùn)行需要供電電壓滿足變頻器額定電壓需求，當(dāng)變頻器的供電電壓較低或者缺相將造成變頻器無(wú)法運(yùn)行，我們稱之為欠壓故障。在出現(xiàn)欠壓故障時(shí)，需要操作人員及時(shí)停機(jī)，檢測(cè)供電電源的電壓以及線路狀況，若線路沒(méi)有問(wèn)題，則需要電網(wǎng)的電壓正常后再重新啟動(dòng)變頻器。為達(dá)到欠壓故障的自動(dòng)處理，可以在變頻器上設(shè)置自啟功能，當(dāng)電源電壓突然降低，通過(guò)自啟裝置使變頻器立刻停止工作，當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常后，自啟裝置使變頻器重新工作。

3．6 參數(shù)設(shè)置故障

變頻器的內(nèi)部參數(shù)設(shè)置正確是保證變頻器能夠正常運(yùn)行的必要前提，對(duì)變頻器的控制效果、節(jié)能效率以及變頻器壽命等方面都有著重要的實(shí)際意義。若是變頻器的內(nèi)部參數(shù)設(shè)置出現(xiàn)錯(cuò)誤，變頻器的變頻參數(shù)和控制功能失效，導(dǎo)致電機(jī)無(wú)法按照實(shí)際需求正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)的啟停控制失靈甚至直接導(dǎo)致變頻器整體損壞，因此在變頻器使用前必須保證內(nèi)部參數(shù)的正確設(shè)置。變頻器的內(nèi)部參數(shù)主要包括如下方面：一是變頻器的額定電壓、電流、最大功率和最大轉(zhuǎn)速等參數(shù)設(shè)置；二是根據(jù)實(shí)際需求對(duì)電機(jī)啟動(dòng)的控制設(shè)置；三是按照控制精度進(jìn)行變頻器靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的控制設(shè)置；四是變頻器運(yùn)行過(guò)程中的各種信號(hào)設(shè)置。當(dāng)變頻器發(fā)生參數(shù)設(shè)置故障時(shí)，首先根據(jù)變頻器的使用說(shuō)明對(duì)照檢查并按需求進(jìn)行修改，若故障無(wú)法解決，則直接將變頻器恢復(fù)出廠設(shè)置然后重新設(shè)置內(nèi)部參數(shù)。

3．7 變頻器的日常維護(hù)

變頻器的日常維護(hù)保養(yǎng)對(duì)變頻器的使用壽命以及節(jié)能控制效果等方面都有著重要的意義，在變頻器的運(yùn)行中應(yīng)做好以下幾個(gè)方面。

一是保證變頻器的環(huán)境符合要求，控制好變頻器使用環(huán)境的溫度、濕度，做好工作環(huán)境的清潔以及設(shè)備清潔等工作。

二是做好變頻器的供電線路以及各種電氣設(shè)備的檢測(cè)工作，確保變頻器的工作。

三是定期檢查變頻器的各種連接裝置是否存在松動(dòng)現(xiàn)象，保證變頻器的各個(gè)單元接觸良好。

四是做好相關(guān)操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，嚴(yán)格按照變頻器的使用規(guī)范要求操作。

五是做好變頻器運(yùn)行的相關(guān)制度和責(zé)任落實(shí)，確保在變頻器發(fā)生故障后能夠及時(shí)得到處理和解決，避免在變頻器出現(xiàn)故障后未及時(shí)處理而導(dǎo)致設(shè)備損壞及其他嚴(yán)重后果，另外要做好變頻器的運(yùn)行日志以及故障處理記錄等。

4 結(jié)語(yǔ)

油田變頻器在油田企業(yè)生產(chǎn)中有著重要的節(jié)能和控制作用，油田企業(yè)必須給予高度重視，加強(qiáng)油田變頻器的管理并做好相關(guān)人員的技術(shù)培訓(xùn)，提高操作人員的維護(hù)保養(yǎng)能力和維修人員的技術(shù)水平，使變頻器在企業(yè)生產(chǎn)中能夠更好的發(fā)揮其價(jià)值，從而促進(jìn)我國(guó)油田事業(yè)的不斷向前發(fā)展。