三、变频器维护与应用

变频器的维护与应用2016.2.262一、变频器的应用1.1、油田应用变频器控制的组成变频器作为生产中重要的交流调速设备，因其具有高效率的驱动性能和良好的控制特性，在各行各业得到广泛应用。近些年，变频器在油田生产中被大量使用，主要应用在以下几个方面：输油、注聚、污水反冲洗、注水（高压变频）、加热炉点火装置、螺杆泵井、抽油机井

在油田所应用的变频器控制柜由变频器和外围电路组成外围电路一般由交流接触器、空气开关、中间继电器、指示灯、频率表、电流表、电压表、按钮组成，实现变频与工频的切换、电机间切换、电气联锁互锁、报警提示等功能通过变频器控制柜面板上的按钮实现控制功能。变频器控制柜面板由故障指示灯、手动运行指示灯、自动运行指示灯、电压表、电流表、功能转换开关等组成变频器控制系统变频控制系统一般由传感器、变送器、调节器、控制器、变频器、电动机及被控制设备几部分组成。传感器用来感测被控设备中的被控参量，它可以是流量、液位、压力、温度等，一般是利用传感器把被控参数转换成电信号。变送器把传感器得到的电信号进行处理，然后统一调整为规则化的电压0V～10V或电流信号4mA～20mA等作为调节器的输入。调节器或控制器，它们其实就是一个由单片机或PLC组成的微型控制系统调节器本身具有计算、判断、逻辑分析功能。它有数字和模拟输入端、数字和模拟输出端，可以在软件的控制下实现PID或模糊控制等控制规律，还可以利用数字输出口，指挥数台电动机的变频与工频之间的切换、被控设备相关部件的开启或关闭等多种操作。以上说明的控制系统是一种闭环控制系统，有时对于一些简单的控制系统也采用开环式的控制系统,当观测到或感觉到系统的被控参数发生偏差以后，用人工的方法去调整变频器的给定值，使电动机的速度改变，从而达到控制被控参数的目的一拖二结构变频器控制柜主回路结构简图变频器控制柜主回路电动机从变频状态切换至工频状态时，必须先断开K1或K2，使电动机与变频器脱开，然后再接通K3或K4将电动机接至工频电源，以避免变频器的输出端与工频电源连接而短路。K1与K3、K2与K4应使用机械联锁交流接触器，并在控制电路中进行电气连锁，以保证运行安全。从变频状态切换至工频状态时，K1或K2与K3或K4操作顺序和状态相反。状态切换时要注意，变频器频率值为零时才能进行变频与工频的切换变频控制柜内变频器的安装要求对于站内GGD、MNS等大型控制柜1，考虑通风性，对于上行通风变频器，不建议在风扇上方安装耗能元件2，考虑干扰性3，考虑器件的分布性（介绍变频器控制柜原理图时介绍）4，考虑动力线的分布性5，考虑日常维护对于室外控制柜1，考虑通风性2，考虑器件分布3，动力线分布4，日常维护5，环境因素变频器控制柜的控制回路变频器控制柜的控制回路有两种类型：（1）传统的继电器式控制回路利用交流接触器辅助触点组成联锁互锁结构（2）小型PLC控制回路对工作触点状态进行检测、逻辑判断和程序控制。检测状态中包括启停按钮状态、开关状态和热继电保护器状态设定值液位表或PLC变频柜电机液位测量变送器联合站、转油站原油外输系统变频器系统由显示控制器、变频控制柜、可编程控制器(PLC)或液位表、液位变送器等组成。液位表或PLC把设定值转换成标准控制信号控制变频器，变频器改变电机频率实现对流量的控制。液位变送器测量实际液位与设定值比较后修正液位表或PLC的输入值，使系统实现闭环控制常见故障分析：（a）液量增多，变频器满负荷工作，长期工作在45~50Hz状态，带载能力下降，常出现过载保护；（b）泵或电机检修后，电机输出轴与泵轴不同心，负载增大，变频器过载保护；（c）变频器选型不当，容量不足（变频器容量一般为1.3~1.5电机的容量），加速电子器件老化，变频器过流保护；（d）液位表或PLC损坏，导致变频器不能实现控制；（e）积灰严重，变频器内部热量无法散出，致使变频器过热保护；（f）站内外输管线单流阀损坏，致使变频器负载过大，过载保护外输变频器如图所示：变频控制系统按钮图如图所示，控制系统控制2#、3#泵。使用变频时，工频/变频旋钮转至变频，需要自动调节，把自动/手动旋钮转至自动，选择相应泵的启动按钮按下，运行指示灯会亮，实现变频控制。需要手动调节自动/手动旋钮转至手动，选择相应泵的启动按钮，运行指示等亮，泵启动，实现工频控制，电位器可手动调节变频器的转速控制柜操作：使用工频时，工频/变频旋钮转至工频，选择相应泵的启动按钮，运行指示灯亮，实现工频运行。停止运行时，只需按下停止按钮。如果出现故障，故障指示灯亮，旋转（或按下）报警故障复位，清除故障后才能重新使用变频器污水反冲洗系统反冲洗控制系统简图

微机或触摸屏PLC阀状态流量变送器变频柜设定值电机反冲洗变频系统由流量表、变频控制柜、可编程控制器（PLC）、微机或触摸屏组成，实现反冲流量的梯度调节和反冲时间的控制，使反冲洗达到要求

常见故障分析：（a）PLC、微机或触摸屏故障，变频器无法进行反冲洗操作；（b）长期满负载工作，电子器件老化，变频器与电机功率余量不足；（c）积灰严重，变频器内部热量无法散出，致使变频器过热保护污水反冲洗变频器图污水反冲洗控制面板控制系统操作顺序：给变频柜送电后，控制电源指示灯亮；使用变频时，旋转远程/本地旋钮选择控制方式，工频/变频旋钮转至变频状态，选择1#/2#旋钮，手动/自动旋钮转至自动，按下启动按钮，变频器启动。故障灯亮，在变频器面板上进行故障清除。如果变频器需要现场手动调节频率，则手动/自动旋钮转至手动，调节手动设定选择频率。使用工频时，工频/变频旋钮转至工频状态，选择1#/2#旋钮，按下启动按钮，工频启动注聚及单井变频系统注聚变频器图注聚及单井变频系统结构简单，一般只需要一台变频器带一台电机，实现简单的变频器起、停功能即可井用变频器图常见故障原因分析：（a）注聚站变频器积灰严重，常出现过热保护；（b）有些注聚站，两台变频器同时向一口井中注聚，单流阀损坏，导致其中一台变频器过载保护；（c）注聚站变频器24小时运转，风扇损坏，致使热量不能及时散发，变频器过热保护；（d）单井变频器在室外放置，冬天长时间停机后，可能由于气温低而无法正常启动没有控制系统的变频器，按照变频器的控制面板对变频器进行操作。注意！使用中出现故障，变频器停止运行，参考变频器手册，确定故障原因，清除故障后运行变频器使用中的注意事项（1）操作人员熟知变频控制柜上指示灯、指示表、开关、按钮作用，并掌握变频器的状态；（2）出现变频器故障时，及时将电机切换到工频工作状态；（3）变频器出现故障后，及时记录故障信息并真实反应给管理和维修人员；（4）变频器出现故障，不要盲目再次给变频器送电，要判断故障后才能送电；（5）定期对变频器进行清灰处理，保持变频器内部清洁、风道畅通，周围环境清洁、干燥；（6）停止变频系统时，要先停变频器，在断控制系统外部电源，避免带负荷断电；（7）启动变频器时，不要把频率设的过高，先低频率运转，再调到高频率；（8）变频器启动前，检查电机有无反转，如果电机反转，则不能启动变频器；（9）变频器启动后，观察电机情况，正常后才可离开；（10）使用变频器时，出口阀门要全打开，避免变频器负载保护变频器是以半导体元件为中心构成的静止装置，由于温度、湿度、尘埃、振动等，使用环境的影响，以及其零部件常年累月的变化、寿命等原因而发生故障，为了防患于未然必须进行日常检查和定期检查二、变频器的维护保养日常检查与维护1、日常检查基本上是检查运行中是否有异常现象：①安装地点的环境是否有异常？②冷却系统是否正常？③变频器是否有异常振动、异常声音？④是否有异常过热、变色？是否有异味？⑤电动机是否有异常振动、异常声音和过热、是否有异味？日常检查事项表：检查不停止运行就不能检查的部位和需要定期检查的部位。根据使用环境，可以3个月或6个月对变频器进行一次定期检查。检查内容：1冷却系统是否有异常？清扫电路板灰尘与风道灰尘。2紧固检查及加固。由于振动、温度变化等影响，螺钉、螺栓等紧固部分往往松动，要仔细确认后实施；3导体、绝缘物是否有腐蚀、破损？4确认保护回路等的动作，确认各部的动作波形；5检查与更换冷却风扇、接触器、继电器；2、定期检查定期检查事项表：定期检查事项表：1、冷却风机用于主回路半导体元件等发热器件冷却的风扇，通常寿命时间为1～4万小时。其寿命的长短与使用的环境及保养状况密切相关对于连续长时间运转的装置，通常需要以2~3年一次的周期更换冷却风机或轴承当然，如果检查时发现有异常声音、异常振动，同样需要更换变频器控制柜零部件的检查保养

变频器的一些零部件，在组成或者特性上其老化是可以预计的。因为这些零部件的老化、损坏会降低变频器的性能，甚至引起故障，为了防患于未然，有必要定期检查和更换。这样的零部件有以下几种：1）向上推拉手并卸下风扇盖。2）风扇连接线操作流程：<注意>如果弄错风向，将导致变频器寿命缩短。安装风扇时，请不要夹住配线。更换风扇时，请关闭电源后进行作业。即使关闭电源由于变频器内部通电也会导致触电事故2、断路器、接触器或继电器

断路器周期性使用中出现炸裂现象时需要注意安全性

接触器、继电器需要经常反复地开闭动作，触点容易磨损、氧化而导致接触不良，所以达到一定的开闭次数（寿命）时就需要更换３、电机运行环境的检查是否通风、是否震动等；电动机本身器件是否松动：接线盒、风叶罩、油封盖、大端盖、风叶等；用手感觉电机自身温度相对高低；用听棒听电机的轴承运行状况是否缺油