油田變頻器常見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，黑龍江 大慶 163000）

隨著我國工業(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，同時也是企業(yè)自動化系統(tǒng)的重要組成部分。在我國的油田企業(yè)中，變頻器被廣泛應(yīng)用于各種泵類、抽油機以及油田加熱設(shè)備的各類風(fēng)機和空調(diào)系統(tǒng)中。變頻器的結(jié)構(gòu)相對簡單，運行穩(wěn)定性較好，在油田設(shè)備的節(jié)能和自動控制方面有著重要的作用，是油田企業(yè)各種設(shè)備正常運行的重要保障。在變頻器的使用過程中，各種故障的發(fā)生勢必影響企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，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，從而滿足各種電機設(shè)備的工作電壓需求并達(dá)到電機設(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，在實際應(yīng)用中可以起到各類電機的變頻節(jié)能、自動化控制以及電機軟啟動的作用，同時對于電機設(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)的實際運用中，需要根據(jù)電機設(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)致油田變頻器在實際使用過程中受到的影響因素較多，故障發(fā)生的可能性相對較大。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，并對油田變頻器常見故障進(jìn)行歸納總結(jié)，以便于油田變頻器在發(fā)生故障后能夠及時得到處理和解決，從而保證油田企業(yè)的正常生產(chǎn)運營。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流、過壓、過載、過熱、欠壓故障以及參數(shù)設(shè)置故障等不同類型。在實際的變頻器維修過程中，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 過流故障

過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，其主要是因為變頻器的模塊損壞，驅(qū)動電路損壞或者因為電流檢測電路損壞造成；二是重啟變頻器時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為負(fù)載出現(xiàn)短路，電機的轉(zhuǎn)矩過小或者逆變模塊受損等；三是變頻器重新啟動后不會立刻跳閘，而是在加速情況下出現(xiàn)跳閘，出現(xiàn)這種狀況主要是因為變頻器的加速時間、轉(zhuǎn)矩補償或者電流上限設(shè)置出現(xiàn)偏差。在出現(xiàn)變頻器的過流故障時，首先需要對整個線路進(jìn)行檢查，確保電路無短路形象發(fā)生，通過減少變頻器的負(fù)荷變量、延長變頻器的調(diào)速時間周期以及加裝能耗制動元件和重新設(shè)計負(fù)荷等措施加以解決。若變頻器在沒有任何負(fù)荷的情況下還是存在過流故障，則變頻器已完全損害，必須進(jìn)行更換處理。

3．2 過壓故障

變頻器過壓故障即實際作用于變頻器的電壓超過設(shè)計的額定電壓，變頻器的過壓故障主要有以下兩種情況，一是輸入交流電源過壓故障。這種過壓故障一般是由外部因素造成的沖擊導(dǎo)致的變頻器運行電壓突然升高。例如在雷電因素引起的變頻器過壓，在這種情況下，變頻器的運行電壓變化幅度較大，變化率也相對較快。對于雷電因素產(chǎn)生的過壓故障處理辦法較為簡便，在發(fā)生過壓故障后只需將變頻器的電源斷開，一段時間之后再將變頻器重新啟動即可消除故障。二是再生類過電壓故障。再生類過電壓故障在變頻器加速、變頻器減速以及變頻器恒速運行過程中都會發(fā)生，這類過壓故障都屬于再生類過電壓故障的范疇。引起再生類過電壓故障的主要原因是當(dāng)電動機運行時，將機械能轉(zhuǎn)換為電能并通過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，其變頻速率較快，變頻器的輸出頻率急速降低，在變頻器的制動過程中產(chǎn)生泵生電壓，從而將能量釋放。針對再生類過電壓故障，可以通過延長變頻器的減速時間，并根據(jù)實際的負(fù)載情況適當(dāng)增加變頻器的制動單元。三是直流母線過壓。這種過壓故障一般發(fā)生在電動機的制動環(huán)節(jié)，在電動機制動時處于短暫的發(fā)電機狀態(tài)，電能通過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能電容充電，從而導(dǎo)致直流母線過壓故障。為避免直流母線過壓故障導(dǎo)致電動機停機，一般可以在變頻器上安裝相應(yīng)的抑制單元，在發(fā)生直流母線過壓故障后需要根據(jù)抑制單元接線是否正確、接線開關(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 過載故障

過載故障主要包括電機過載和變頻過載兩種類型，變頻器設(shè)置的加速時間過短、電機的工作電壓過低以及直流制動量過大和變頻器的負(fù)載過重等都會造成變頻器過載故障。在發(fā)生過載故障后，需要判斷過載類型屬于電機過載還是變頻過載，一般情況下，電機的控制過載能力較強，過載故障幾率較小，而變頻器自身因為控制過載能力較差，過載故障發(fā)生頻率較大。若是電機過載則需要對電機的潤滑系統(tǒng)進(jìn)行檢查，必要時更換大功率的電機。若是變頻過載，首先需要對變頻器的輸出電壓、電流進(jìn)行檢測，注意排出故障，必要時更換較大功率的變頻器。

3．4 過熱故障

變頻器的過熱故障通常是由周圍環(huán)境溫度較高、系統(tǒng)內(nèi)的冷卻風(fēng)機失靈或者是變頻器的溫度檢測有誤造成的。發(fā)生過熱故障時，首先檢測周圍環(huán)境溫度是否超過設(shè)備運行的溫度要求范圍，采取必要的降溫措施以滿足變頻器及電機設(shè)備的運行需求，檢查冷卻風(fēng)機以及溫度檢測裝置是否正常，并根據(jù)實際情況對冷卻風(fēng)機和溫度檢測裝置進(jìn)行維修或者更換。

3．5 欠壓故障

變頻器的正常運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法運行，我們稱之為欠壓故障。在出現(xiàn)欠壓故障時，需要操作人員及時停機，檢測供電電源的電壓以及線路狀況，若線路沒有問題，則需要電網(wǎng)的電壓正常后再重新啟動變頻器。為達(dá)到欠壓故障的自動處理，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行的必要前提，對變頻器的控制效果、節(jié)能效率以及變頻器壽命等方面都有著重要的實際意義。若是變頻器的內(nèi)部參數(shù)設(shè)置出現(xiàn)錯誤，變頻器的變頻參數(shù)和控制功能失效，導(dǎo)致電機無法按照實際需求正常運轉(zhuǎn)，電機的啟?？刂剖ъ`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)實際需求對電機啟動的控制設(shè)置；三是按照控制精度進(jìn)行變頻器靜態(tài)和動態(tài)的控制設(shè)置；四是變頻器運行過程中的各種信號設(shè)置。當(dāng)變頻器發(fā)生參數(shù)設(shè)置故障時，首先根據(jù)變頻器的使用說明對照檢查并按需求進(jìn)行修改，若故障無法解決，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，在變頻器的運行中應(yīng)做好以下幾個方面。

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現(xiàn)象，保證變頻器的各個單元接觸良好。

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。

五是做好變頻器運行的相關(guān)制度和責(zé)任落實，確保在變頻器發(fā)生故障后能夠及時得到處理和解決，避免在變頻器出現(xiàn)故障后未及時處理而導(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行日志以及故障處理記錄等。

4 結(jié)語

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)揮其價值，從而促進(jìn)我國油田事業(yè)的不斷向前發(fā)展。