變頻器在石化行業(yè)的應(yīng)用及常見故障處理

（洛陽三隆安裝檢修有限公司，河南 洛陽 471012）

變頻器在石化行業(yè)的應(yīng)用及常見故障處理

姚守龍

（洛陽三隆安裝檢修有限公司，河南 洛陽 471012）

變頻器是我國石化企業(yè)技術(shù)改造、節(jié)能降耗的一種理想設(shè)備，變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域，有利于延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。但針對變頻器的一些常見故障問題，如過壓故障、參數(shù)故障、過載故障等，需要及時(shí)處理，進(jìn)而保證正常的生產(chǎn)運(yùn)行。

變頻器；石油化工；技術(shù)應(yīng)用；故障處理

1 變頻器在石化行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 變頻器應(yīng)用于鉆機(jī)。石油鉆井中應(yīng)用的鉆井設(shè)備主要包括絞車、泥漿泵、轉(zhuǎn)盤等，其中絞車用于完成起落井架、放置套管及鉆桿等工序。隨著鉆井的深入開展，鉆具的長度、重量都會不斷增加，由此給絞車帶來愈發(fā)沉重的負(fù)荷，作業(yè)時(shí)間也會相應(yīng)增長。可見，保證絞車的高速、平穩(wěn)運(yùn)行以及鉆井設(shè)備不受損壞，是提高鉆井工作效率、降低成本的關(guān)鍵所在。因此，為鉆井設(shè)備配備電頻器，有利于提升鉆井器具的效率，使其保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，節(jié)能減排。

1.2 變頻器應(yīng)用于抽油機(jī)。目前，石油化工行業(yè)中的抽油機(jī)設(shè)備以游梁式抽油機(jī)較為常用，這種抽油機(jī)操作便捷，安全性高，一般配有平衡塊以減小設(shè)備上下沖程負(fù)荷所引起的波動。當(dāng)抽油機(jī)自由停車后再啟動，其電機(jī)負(fù)荷處于峰值，此時(shí)要求電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩足夠大。為了達(dá)到這一點(diǎn)，電機(jī)需要保證在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)負(fù)荷率低下，但這樣就會造成電機(jī)效率低，相應(yīng)的耗電量增長，導(dǎo)致嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。理想做法是選用實(shí)際負(fù)荷小于抽取量的電機(jī)，不過這種做法的弊端也較明顯：電機(jī)不間斷的運(yùn)行可致設(shè)備損耗大、噪聲大；抽油機(jī)排量過剩而形成無功抽取，進(jìn)而引發(fā)空抽、氣鎖、井噴、設(shè)備損壞等問題。在此種情況下，采用變頻調(diào)速控制方法可以使抽油機(jī)脫離低效做功的工作狀態(tài)，避免無效抽取，提高工作效率，減少電能的浪費(fèi)。

1.3 變頻器應(yīng)用于潛油電泵。潛油電泵采油方式具有效率高、排量大等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于油田開發(fā)領(lǐng)域中。但是我國的復(fù)雜斷塊油田在油井類型中占有一定比例，針對油水井的復(fù)雜井況，一些潛油電泵井可能出現(xiàn)供液不足的問題，潛油電泵的正常生產(chǎn)將受到影響，設(shè)備的使用壽命也會被削減。而在潛油電泵中引入變頻技術(shù)，通過控制和改變電源的頻率，調(diào)試電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和電泵排量，可以使泵的工作狀態(tài)與油井產(chǎn)能相匹配，保證電泵井的正常生產(chǎn)，延長設(shè)備壽命，減少井下故障的發(fā)生。

1.4 變頻器應(yīng)用于煉油。機(jī)泵的應(yīng)用在煉油過程中處于核心地位，由于物流輸送量大，機(jī)泵的耗電量之大也是可想而知的。但是，在機(jī)泵的耗損功率中，被工藝物流吸收而能做有用功的比例卻非常小，其很大一部分是用于泵出口閥壓降和調(diào)節(jié)閥節(jié)流控制壓降的消耗上。于是，機(jī)泵節(jié)能便成為首要的問題。而變頻器的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)泵控制與實(shí)際負(fù)荷相符，進(jìn)而阻力降低，系統(tǒng)的工作效率得到提升。

2 變頻器的常見故障及處理

2.1 過壓故障。變頻器在一定的電壓范圍內(nèi)可以正常工作，當(dāng)電壓超過這個范圍時(shí)就會出現(xiàn)過壓類故障，導(dǎo)致變頻器損壞，主要包括以下兩種情況。首先，輸入交流過電壓。即輸入的電壓超過了正常范圍，當(dāng)線路負(fù)載較輕的一段時(shí)間過后，突然電壓升高或者線路出現(xiàn)了故障，即可導(dǎo)致問題發(fā)生。此時(shí)應(yīng)先斷開電源，檢查處理后再重新送電啟動。其次，發(fā)電狀態(tài)下過電壓。這種情況發(fā)生率較高，是指電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，而使未安裝制動單元的變頻器處于發(fā)電狀態(tài)中，由此引發(fā)事故，多有兩種表現(xiàn)形式。一是多個電動機(jī)拖動同一負(fù)載時(shí)發(fā)生故障。使用多個電動機(jī)時(shí)，當(dāng)其中一臺電動機(jī)拖動負(fù)載的實(shí)際轉(zhuǎn)速高于其它電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，那么轉(zhuǎn)速低的電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，而轉(zhuǎn)速高的則相當(dāng)于原動機(jī)，故障由此發(fā)生。其故障原因在于未能分配好負(fù)荷，所以在處理時(shí)，需要對負(fù)荷分配加強(qiáng)控制。二是變頻器在拖動大的負(fù)荷時(shí)，其輸出的速度較快，而負(fù)荷本身減速較慢，這會使負(fù)荷拖動電動機(jī)的轉(zhuǎn)速高于變頻器輸出時(shí)的轉(zhuǎn)速，因而電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器因直流回路電壓升高而引發(fā)故障。處理時(shí)，需要修改變頻器的參數(shù)、設(shè)置延長其減速的時(shí)間，或者增加再生制動單元。

2.2 參數(shù)故障。變頻器的參數(shù)很關(guān)鍵，如果參數(shù)設(shè)置得不正確、不合理，就無法滿足傳動系數(shù)的要求，導(dǎo)致變頻器無法正常工作。變頻器的參數(shù)一般在出廠時(shí)就已經(jīng)設(shè)置好，如果這些默認(rèn)值不能滿足用戶的實(shí)際需求，用戶可以針對變頻器參數(shù)進(jìn)行如下操作：確認(rèn)電機(jī)的功率、電壓、最大頻率等參數(shù)；明確變頻器的控制方式，如轉(zhuǎn)矩控制、速度控制等；設(shè)定啟動方式，如控制面板、通訊方式、外部端子等種類；選擇頻率給定的方式，如面板給定、通訊方式給定、外部電流給定等，可以是一種或者多種。當(dāng)以上各參數(shù)設(shè)置完成后，變頻器就大致可以正常工作，也可以根據(jù)實(shí)際情況再次修改參數(shù)。當(dāng)變頻器發(fā)生參數(shù)故障時(shí)，需要進(jìn)行正確修改以保證變頻器繼續(xù)正常運(yùn)行，如果仍然無法解決問題，應(yīng)當(dāng)將所有參數(shù)恢復(fù)至默認(rèn)值，再依據(jù)實(shí)際所需及注意事項(xiàng)進(jìn)行重新設(shè)置。

2.3 過載故障。機(jī)電器過載和變頻過載是變頻器過載故障的兩種主要形式，直流制動量過大、加速時(shí)間不足、電壓低等原因，都有可能造成變頻器過載事故的發(fā)生。處理時(shí)，需要根據(jù)情況采取相應(yīng)措施，如延長設(shè)備加速的時(shí)間、調(diào)高電壓、保證制動的時(shí)間等。如果因機(jī)械潤滑性差引起負(fù)荷過大，而致過載事故發(fā)生，需要對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢修；如因負(fù)荷本身太大而致變頻器和電機(jī)無法應(yīng)對，則需要更換大功率的變頻器及電機(jī)。

結(jié)語

石油化工行業(yè)關(guān)系到我國的國計(jì)民生，而變頻器作為一種智能控制電源，在石化領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用，推廣應(yīng)用價(jià)值較高。不過，雖然目前變頻器技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟，但在實(shí)際生產(chǎn)中仍然存在著一些常見問題，如過壓故障、參數(shù)故障、過載故障等。針對這些問題找準(zhǔn)病因，及時(shí)采取有效措施，有利于推動石化機(jī)械設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步，增產(chǎn)與節(jié)能同步，進(jìn)而更好地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1]胡立錦.變頻器在石化企業(yè)成品油發(fā)油系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,2011, 38（4）.

[2]胡文彪,夏立,吳正國.感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障特征在交直交變頻器中的傳播[J].振動、測試與診斷,2010,（04）:418-421.

[3]張新燕.變頻器在石油化工生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2012,（23）.

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