機場航油供應(yīng)自動控制系統(tǒng)中變頻器的維護與參數(shù)優(yōu)化設(shè)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(yīng)自動控制系統(tǒng)是完成飛機燃料加注關(guān)鍵裝備，在航班密度變化較大的機場，“快速”“恒壓”與“穩(wěn)流”是檢驗該系統(tǒng)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(wěn)流”目標，我們可以在系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和優(yōu)化上努力。

為有效避免起停輸油泵以及關(guān)閉管路時產(chǎn)生的“水擊”給管網(wǎng)尤其是飛機加油接口的破壞，機場供油管網(wǎng)和加油車管路中均安裝有卸壓和穩(wěn)壓裝置，這是后期預(yù)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(chǎn)生，降低“水擊”壓力。

武漢機場航油供應(yīng)自動控制系統(tǒng)在 1998年改造的基礎(chǔ)上，2008年對系統(tǒng)中的變頻器進行了更換并對參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)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(tǒng)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(xiàn)供油“及時、安全恒壓、穩(wěn)流”的目標。

1 武漢機場航油供應(yīng)自動控制系統(tǒng)中變頻器的參數(shù)優(yōu)化設(shè)置

1.1 武漢機場航油供應(yīng)自動控制系統(tǒng)概況

武漢機場航油供應(yīng)自控系統(tǒng)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(diào)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(yīng)能力 600m3/h，上位機組態(tài)使用組態(tài)王軟件。

圖1 武漢機場航油供應(yīng)自動控制系統(tǒng)原理框圖

1.2 變頻器參數(shù)優(yōu)化設(shè)置

1）加速時間的設(shè)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(yè)高效。變頻器投入使用之初，我們簡單地將加速時間設(shè)置為10s，電機運行過程中變頻器出現(xiàn)過電流報警信號。加速時間設(shè)置的約束是將電流閑置在過電流范圍內(nèi)，不應(yīng)使過電流保護裝置動作。于是我們將加速時間設(shè)置 30s，電機起動平穩(wěn)運行正常，但飛機加油端反映“加油響應(yīng)”太慢。根據(jù)水泵類負載特性和離心泵“關(guān)閥啟泵”規(guī)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(shè)置

電機在減速運行期間，變頻器將處于再生發(fā)電制動狀態(tài)，傳動系統(tǒng)中的機械能轉(zhuǎn)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(cè)，回饋的電流將導(dǎo)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(dǎo)致電容器兩端電壓升的過高，變頻器將出現(xiàn)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(shè)置的約束是防止直流回路電壓過高，不應(yīng)使過電壓保護裝置動作。為此，我們必須根據(jù)負載的具體情況耐心進行減速時間的設(shè)置和調(diào)整。武漢機場航油自控系統(tǒng)中對變頻器減速時間的設(shè)置為15s。

3）轉(zhuǎn)矩提升功能的設(shè)置

變頻器安裝初級由于安裝人員的疏忽，變頻器轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)按照出廠缺省值 0.0設(shè)置，調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)矩提升參數(shù)采用缺省值后導(dǎo)致電機起動轉(zhuǎn)矩?zé)o法克服輸油泵靜轉(zhuǎn)矩所致，形成“堵轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。為此我們將該變頻器的提升轉(zhuǎn)矩參數(shù)設(shè)置設(shè)為8.0，從此再沒有出現(xiàn)電機啟動不了的情況。

4）PLC控制程序中合理設(shè)置“零界”頻率

武漢航油供應(yīng)自動控制系統(tǒng)以壓力和流量參數(shù)作為主控參數(shù)，頻率、電流作為輔控參數(shù)。選取頻率作為輔控參數(shù)是因為電機在某一轉(zhuǎn)速下低速運行時，輸油泵產(chǎn)生的離心力無法完成油品的輸送任務(wù)，電機類似“空轉(zhuǎn)”。我們將該轉(zhuǎn)速對應(yīng)的頻率作為“零界”頻率參數(shù)寫入控制程序，作為系統(tǒng)“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(shè)置為23Hz。

以上4個參數(shù)是決定著變頻器是否正常工作的關(guān)鍵參數(shù)且與實際現(xiàn)場相聯(lián)系，各項參數(shù)設(shè)置的時候優(yōu)化和最佳，需要各現(xiàn)場工程技術(shù)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(dāng)調(diào)整。只有這樣，變頻器才會工作在最佳狀態(tài)。

2 變頻器的維護

由于變頻器所處環(huán)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(dǎo)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(jié)合工作經(jīng)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(fā)熱是否有異常和燒焦氣味；電機是否有異常聲音與振動；環(huán)境溫度是否在變頻器容許的溫度環(huán)境；負載電流值是否連續(xù)并與以往一致；變頻器輸入電壓是否在正常范圍內(nèi)；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(fēng)扇是否正常運轉(zhuǎn)，通道是否暢通，風(fēng)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(yǎng)，維護保養(yǎng)的項目見下表。對于那些處于被用狀態(tài)的變頻器變頻器應(yīng)該建立合理的設(shè)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(yè)，一定要切斷電源且在監(jiān)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(nèi)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(guān)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(tǒng)改造中，取消了變頻器與上端電源之間的交流接觸器（曾經(jīng)出現(xiàn)過因該接觸器接觸不良導(dǎo)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(jié)合武漢機場航油自控系統(tǒng)中變頻器的運行維護經(jīng)驗，匯總變頻器故障分析表如下，供現(xiàn)場技術(shù)人員參考。

4 結(jié)論

變頻器作為電機拖動的主要設(shè)備之一，以其良好的實用性和節(jié)能性能，越來越多地被社會各行各業(yè)采用。變頻器從全進口設(shè)備到今天的全國產(chǎn)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(jié)合各現(xiàn)場設(shè)備情況進行耐心調(diào)試和優(yōu)化設(shè)置，變頻器一定會在國民生產(chǎn)和經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)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(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.

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