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低压变频器现场应用情况分析介绍

作者:张静 2010-03-02 来源:中国自动化网评论:0条浏览:1121

　随着计算机技术和电力电子技术的发展，低压变频器的应用也得到了快速发展。这几年低压变频器采油厂采油生产各类工艺技术中得到了广泛应用。采用变频器调速可以提高机械的控制精度、生产效率和产品质量，降低能耗，在孤东采油厂许多生产工艺中取得了显著的节能效果。  　8f7b【中国自动化网社区】694d43【http://sns.ca800.com】431
　一、变频器的节能原理  602801【中国自动化网社区】d69618【http://sns.ca800.com】c84502
　　1、变频节能  602801【中国自动化网社区】d69618【http://sns.ca800.com】c84502
　　变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上，为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余力矩增加了有功功率消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时如果流量要求减小，通过降低泵或风机转速即可满足要求。  23b53d【中国自动化网社区】d9ae62【http://sns.ca800.com】dacb
　　由流体力学可知，P（功率）＝Q（流量）×H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功

率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。所队当所要求的流量Q减少时，可调节变频器输出频率使电动机转速n按比例降低。这时，电动机的功率P将按三次方关系大幅度的降低，比调节挡板、阀门节能40%一50%，从而达到节电的目的。  23b53d【中国自动化网社区】d9ae62【http://sns.ca800.com】dacb
　　例如：一台离心泵电机功率为55千瓦，当转速下降到原转速4/5时，其耗电量为28.16千瓦，省电48.8%，当转速下降到原转速l／2时，其耗电量为6.875千瓦，省电87.5%。  23b53d【中国自动化网社区】d9ae62【http://sns.ca800.com】dacb
　　2、功率因数补偿节能  40eb962【中国自动化网社区】954e74【http://sns.ca800.com】1fd
　　无功功率增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量无功电能消耗线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，使用变频调速装置后，变频器内部滤波电容作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。  40eb962【中国自动化网社区】954e74【http://sns.ca800.com】1fd
　　3、软启动节能  40eb962【中国自动化网社区】954e74【http://sns.ca800.com】1fd
　　电机硬启动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值超过额定电流，减轻了对电网冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门使用寿命。节省了设备的维护费用。  40eb962【中国自动化网社区】954e74【http://sns.ca800.com】1fd
　　二、孤东采油厂变频器在用情况  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　目前孤东采油厂在用各种变频器达到480余台，其中三采中心270余台，采油一矿45台，采油二矿13台，采油三矿22台，采油四矿43台，新滩试采矿57台，集输大队27 台。主要有美国ABB、罗宾康，日本的富士、安川、三肯、东芝和日立，德国西门子。目前国产变频控制技术和功能上，已取得了显著的进步和成就，所以近两年来油厂国产变频器的数量正逐步提高，主要有春日、森兰和烟台惠丰等品牌。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　三、目前主要存在问题  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　孤东采油厂技术质量监督站自2005年开展了变频器维修工作，先后组织了现场维修150台次，总功率达到5800千瓦。 6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　从维修情况来看，变频器发生故障或损坏特征，一般可分为两类：一种是运行中频繁出现自动停机现象，并伴随着一定的故障显示代码，其处理措施可根据随机说明书上提供的指导方法，进行处理和解决。这类故障一般是由于变频器运行参数设定不合适，或外部工况、条件不满足变频器使用要求所产生的一种保护动作现象；另一类是由于使用环境恶劣，高温、导电粉尘引起的短路、潮湿引起的绝缘降低或击穿等突发故障（严重时，会出现打火、爆炸等异常现象）。具体表现为：   6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　1、变频器主控电路故障。主要包括主板，电源板，逆变器、滤波电容等主控电路损坏。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　2、变频器冷却直流风扇故障。风扇属于易损件，工作寿命在2—5年，但是因为变频器种类繁多，功率大小不同所以内部直流风扇额定电流不同而不通用，部分风扇损坏后因为缺乏备件无法及时更换。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　3、变频器外围控制器件故障。变频柜内变频器本身无故障，但外部控制电路系统发生故障。由于使用年限较长，且控制电路又比较复杂，既没有电路图，又没有线号，线路多而且复杂，给维修造成不便。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　4、变频柜设计不合理，内部过于狭窄，散热通风效果差，导致散热不良。部分变频器工作环境比较恶劣，风沙及尘土集聚较多，严重影响了变频器正常运行，造成停机故障。变频柜散热导流风扇属于易损件，寿命一般2年左右，大部分变频柜散热风扇损坏后，没有及时更换，造成散热不良，造成变频器工作稳定性差、老化加剧、过热报警频发等现象发生。6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　5、变频器日常 6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
维护工作跟不上。操作人员对变频路基本操作及一些基本参数设置不了解，使用过程中不能及时发现问题。  　　6、“小马拉大车”问题。由于当时投产设计时的工作条件下限制，设计安装时为节省资金，许多方都有采用了变频功率小于电机额定功率，但工艺生产条件变化，出现“小马拉大车”问题，造成变频器不能正常运行。如一号联水外输、三号联提升和KDl8号站注水等。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　四、变频器主要故障原因及预防措施  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，无法满足预期运行效果。为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。变频器正常使用6—10年后，就进入故障高发期，经常会出现元器件烧坏、失效、保护功能频繁动作等故障现象，严重影响其正常运行。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　1、外部电磁感应干扰易造成故障  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　变频器周围存干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显非常必要。具体解决办法有：一是尽量缩短控制回路配线距离，并使其与主线路分离；

二是变频器接端子应按规定进行，不能同电焊、动力接地混用；三是变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　2、环境问题造成的故障  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　变频器属于电子器件装置，在其规格书中有详细安装使用环境的要求。振动是对电子器件造成机械损伤主要原因，振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇是非常必要的。目前采油厂用变频器冷却风扇损坏比较严重，而且部分变频工作环境比较差，严重影响散热及空气流通，导致变频器高温季节易跳闸、过热报警。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　3、参数设置及设备引起的故障  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　故障主要发生在注聚泵用低压变频器，故障主要表现为起动时并不立即跳闸，运行过程中跳闸。可能原因有：  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　（1）泵工作状态不稳定；（2）管线压力过大；（3）升速时间设定太短；（4）降速时间设定太短；（5）转矩补偿设定较大；（6）引起低速时空载电流过大；（7）电子热继电器整定不当，动作电流设定太小、引起误动作。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　4、主板及主电路故障  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　使用年限较长和一些突发原因，而造成主板及主电路损林，此类故障发生必然造成元器件损坏和报废，是变频器维修费用主要消耗部分。主要有：  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　（1）整流块损坏；（2）充电电阻损坏；（3）逆变器模块烧坏；（4）滤波电容损坏；（5）主板、电源板损坏。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　5、维护不当造成故障  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　大部分变频器过热报警故障，冷却系统风扇损坏原因外，还有一个主要原因，就是日常维护缺乏，变频器散热器灰尘积攒严重，影响散热。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　五、几点建议  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　l、规范变频设备进入渠道，建立准入制度。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　目前孤东采油厂变频器品种繁多，各种变频器之间器件并不通用，造成了备料困难，增加了成本利维修难度，建议规范变频设备进入渠道，建立市场准入制度减少引进变频器品牌种类，降低后期维护、维修成本。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　（1）限定品牌范围  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　限定品牌范围，如近年来孤东采油厂内出观故障率低，运行可靠某些品牌。建议规范为富士、ABB、森兰等品牌。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　（2）规范引入渠道  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　规范引入渠道，对引入设备厂家技术力量售后服务进行考察，对新引入变频设备验收时要求资料配备完整，包括线路图、说明书等，便于以后出现故障进行维护。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　2、建立变频器日常保养制度  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　对变顺器管理进行规范，由专人负责对变频设备进行日常维护保养。日常维护保养具体内容可以分为：  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　（1）运行数据记录，故障记录：  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　定期测量变频器及电机远行数据，包括变频器输出频率，输出电流，输出电压，变频器内部直流电压，散热器温度等参数。与合理数据对照比较，以利于早日发现故障隐患。变频器如发生故障跳闸，务必记录故障代码和跳闸时变频器运行工况，具体分祈故障原因。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　（2）变频器日常检查：  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　每两周进行一次，检查记录运行中变频器输出三相电压，并注意比较它们之间平衡度；检查记录变频器三相输出电流，并注意比较它们之间平衡度；检查记录环境温度，散热器温度；察看变频器有无异常振动，声响，风扇是否运转正常。6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　（3）变频器保养：  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　每台变频器每季度需要清灰保养1次。保养要清除变频器内部和风路内积灰、脏物，将变频器表面擦拭干净，变频器面板要保持清洁光亮；保养??变色部位，阻尼电阻有无开裂现象，电解电容有无膨胀漏液防爆孔突出等现象，PCB板有否异常，有没有发热烧黄部位。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　3、加强培训  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　（1）对变频设备操作、管理人员进行基础培训，掌握变频器日常维护保养知识以及了解基本参数设置。  6e【中国自动化网社区】0ceeec【http://sns.ca800.com】5514b
　　（2）对变频器维修人员进行系统培训，今后更好开展维修工作。

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