站庫變頻控制系統(tǒng)維護(hù)方法研究

馬漢

（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠第四油礦，黑龍江 大慶 163000）

變頻控制系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，主要得益于其優(yōu)良的節(jié)能特性和調(diào)速特性。油田生產(chǎn)中主要以泵類負(fù)載為主，因而決定了變頻器在油田中的應(yīng)用以節(jié)能為主要目標(biāo)。目前變頻控制系統(tǒng)在A廠生產(chǎn)運行中應(yīng)用廣泛，節(jié)能效果顯著。通過對A廠站庫變頻控制系統(tǒng)運行現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，分析控制系統(tǒng)A廠生產(chǎn)運行中應(yīng)用效果，掌握外部控制回路、變頻器存在的問題。針對此問題總結(jié)控制系統(tǒng)維護(hù)的相關(guān)經(jīng)驗，宏觀闡述變頻器的維修方法，通過開展變頻器檢測維修技術(shù)和外部控制回路維護(hù)技術(shù)的研究，提高控制系統(tǒng)維修效率，保證系統(tǒng)運行時率，積極推進(jìn)節(jié)能降耗、修舊利廢工作，保證A廠站庫安全平穩(wěn)運行。

1 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)組成

變頻控制系統(tǒng)主要由外部控制回路和變頻器組成，崗位員工通過外部控制回路的啟動、停止按鈕，遠(yuǎn)程控制變頻器，啟停變頻控制系統(tǒng)。

1.1 外部控制回路工作原理

外部控制回路主要用于運行電機選擇、運行電機控制方式選擇、變頻器的遠(yuǎn)程控制、頻率調(diào)節(jié)、變頻器急停、控制信號連接等功能。當(dāng)按下啟動按鈕時，中間繼電器吸合，變頻器接收啟動信號后開始工作，輸出相應(yīng)電壓，同時交流接觸器吸合，導(dǎo)通電壓，變頻控制系統(tǒng)啟動運行。當(dāng)控制系統(tǒng)中出現(xiàn)過熱、過流時，控制回路自動斷開，有效保護(hù)變頻控制系統(tǒng)及外部負(fù)載。

1.2 變頻器工作原理

通用變頻器由主電路和控制電路組成。

（1）主電路。主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分。主電路由3部分構(gòu)成。

①將工頻電源變換為直流功率的“整流器”；

②吸收變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”；

③將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

（2）控制電路?？刂齐娐肥窍蛑麟娐诽峁┛刂菩盘柕幕芈?，包括以下幾點。

①比較電壓和頻率的運算電路；

②測量主電路的電壓、電流的檢測電路；

③測量電動機轉(zhuǎn)速的檢測電路；

④將運算電路的控制信號進(jìn)行放大的驅(qū)動電路，以及保護(hù)逆變器和電動機的保護(hù)電路。

2 變頻控制系統(tǒng)運行現(xiàn)狀及存在問題

2.1 變頻器運行現(xiàn)狀及存在問題

A廠變頻控制系統(tǒng)主要用于聯(lián)合站、中轉(zhuǎn)站外輸油量控制、油井采出液摻水、油井熱洗水量控制、污水反沖洗排量控制、配制站母液外輸量控制、注入站注入量控制等。A廠站庫共有變頻器779臺，主要由ABB、西門子、艾默生、INVT等24個廠家生產(chǎn)。見表1。

A廠共有16臺變頻器存在主線路板、控制電路板燒壞，驅(qū)動電路故障、無法自動調(diào)頻、噪音大、變頻器過熱停機等問題。

2.2 控制回路運行現(xiàn)狀及存在問題

聯(lián)合站、中轉(zhuǎn)站輸油泵、摻水泵、熱洗泵可采用工頻或變頻方式運行，分為自動和手動控制模式。變頻控制系統(tǒng)主要采用“一帶二”的控制方式。根據(jù)生產(chǎn)需要，調(diào)整轉(zhuǎn)換開關(guān)，選擇外輸泵及控制信號，變頻器根據(jù)三合一液位、外輸油緩沖罐液位、摻水或熱洗壓力等生產(chǎn)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)泵的外輸量，保證生產(chǎn)過程有效控制。見表2。

污水站變頻控制系統(tǒng)主要和測控系統(tǒng)配合使用，采用遠(yuǎn)程自動控制，通過測控系統(tǒng)運行變頻器，通過調(diào)整變頻器參數(shù)，調(diào)節(jié)不同時間反沖洗水量控制，保證污水反沖洗方案正常實施，達(dá)到污水反洗指標(biāo)。

表1 站庫故障變頻器統(tǒng)計表

表2 控制回路故障統(tǒng)計表

配制站、注入站變頻控制系統(tǒng)主要采用“一帶一”的控制方式，配制站變頻器和測控系統(tǒng)配合使用，遠(yuǎn)程自動控制螺桿泵，根據(jù)母液外輸泵出口壓力，調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)速，控制外輸量，保證母液平穩(wěn)外輸。注入站、試驗站變頻器采用手動調(diào)速，根據(jù)地質(zhì)配注方案，調(diào)節(jié)單井注入量，保證地質(zhì)方案準(zhǔn)確實施。

A廠共有6臺變頻器存在控制回路接線混亂、調(diào)速旋鈕不靈敏、電氣元件接線端子虛接、交流接觸器損壞、電機熱保護(hù)、控制線接觸不好等問題，造成變頻器停用，影響變頻調(diào)速控制系統(tǒng)正常運行。

3 變頻調(diào)速系統(tǒng)維修技術(shù)研究

針對站庫變頻控制系統(tǒng)在生產(chǎn)運行中存在的問題，開展變頻器檢測維修技術(shù)和外部控制回路維護(hù)技術(shù)研究，編寫站庫變頻控制系統(tǒng)維修指導(dǎo)手冊，提高系統(tǒng)維修效率，保證系統(tǒng)運行時率，站庫安全平穩(wěn)運行。

（1）開展變頻控制系統(tǒng)維修技術(shù)研究。

①通過學(xué)習(xí)理論知識和現(xiàn)場實踐操作，完全掌握變頻器維護(hù)技術(shù)，獨立完成變頻器的維修工作；

②研究變頻控制系統(tǒng)外部控制回路圖紙，分析交流接觸器、中間繼電器、熱保護(hù)器等電氣元件功能，掌握變頻器外部線路控制回路，通過研究杏九聯(lián)變頻控制系統(tǒng)，獨立設(shè)計出杏一聯(lián)控制系統(tǒng)；

③研究設(shè)計變頻控制系統(tǒng)維修工具，制作變頻器放電裝置，縮短變頻器停機時電容放電時間，設(shè)計、搭建控制系統(tǒng)檢測裝置，現(xiàn)場檢測維修后控制系統(tǒng)運行動態(tài)，提高變頻控制系統(tǒng)維修效率。

（2）理順變頻控制系統(tǒng)維修流程。

①通過編寫指導(dǎo)手冊，明確變頻控制系統(tǒng)外部控制回路診斷流程，掌握交流接觸器、繼電器、電位器、電氣開關(guān)等電氣元件檢測方式；

②細(xì)化變頻器整流模塊、逆變模塊、電阻、電容、霍爾元件及各種電子元件檢測方法，講解CPU板、驅(qū)動板、開關(guān)電源檢測步驟，說明變頻器動態(tài)測試、靜態(tài)測試的相關(guān)內(nèi)容；

③總結(jié)今年所修變頻器的維修經(jīng)驗，從細(xì)節(jié)出發(fā)，綜合分析變頻器常見故障的判斷方法；

④規(guī)范變頻器維修流程，維修過程中需要崗位員工和電工配合，當(dāng)確定工藝流程準(zhǔn)確、配電線路安全后，方可開展維修工作。

（3）開展變頻調(diào)速控制改造技術(shù)研究。A廠變頻器的種類和型號較多，部分變頻器投運較早，存在變頻器相關(guān)技術(shù)資料缺失、生產(chǎn)廠家停產(chǎn)等問題，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時無法查閱技術(shù)手冊，無法及時排除故障點，無法采購相應(yīng)配件，嚴(yán)重影響變頻器維修效率。針對此問題結(jié)合變頻器應(yīng)用特性，選用其他廠家功能相同的控制板替代原故障控制板，同時根據(jù)修復(fù)后變頻器的控制方式，對外部控制回路進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，恢復(fù)變頻控制系統(tǒng)。

（4）開展變頻控制系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)培訓(xùn)。對采油礦地面技術(shù)員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，使其掌握變頻器工作原理及常見故障判斷。

①組織儀表維護(hù)人員講解變頻調(diào)速控制系統(tǒng)相關(guān)知識，初步掌握變頻器工作原理及各種電氣元件的名稱及用途；

②搭建變頻調(diào)速控制系統(tǒng)模擬裝置，現(xiàn)場模擬控制系統(tǒng)的運行動態(tài)，直觀、準(zhǔn)確表達(dá)控制系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中發(fā)揮的作用。通過技術(shù)培訓(xùn)，使地面技術(shù)人員能夠修改變頻器簡單的參數(shù)，并能對控制回路進(jìn)行初步排查和維護(hù)，對于不能解決的問題，能夠準(zhǔn)確上報故障現(xiàn)象。

4 結(jié)語

通過開展變頻控制系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)研究，完全掌握控制系統(tǒng)的維修方法，提高變頻控制系統(tǒng)維修效率，提升變頻器維修技術(shù)水平，同時取得以下幾點成果。

（1）站庫節(jié)能效果顯著?？刂葡到y(tǒng)外委維修時間為1個月，而自主維護(hù)時間15天，明顯縮短了系統(tǒng)維修時間，提高系統(tǒng)運行時率，降低站庫運行設(shè)備能耗。

（2）確保生產(chǎn)平穩(wěn)運行。保證聯(lián)合站、中轉(zhuǎn)站原油平穩(wěn)外輸，三合一液位、外輸油緩沖罐液位等生產(chǎn)設(shè)備的平穩(wěn)運行，提高了污水反沖洗工藝穩(wěn)定性，同時為實現(xiàn)配制站精細(xì)配制、注入站精細(xì)注入、油田精細(xì)開發(fā)提供技術(shù)保障。

（3）推進(jìn)修舊利廢工作。上半年，維修中心通過自主維修11套站庫變頻控制系統(tǒng)，累計節(jié)約外委費用10萬元。