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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:1028

   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。   66b【中国自动化网社区】63b255【http://sns.ca800.com】e7b3
 一、变频器的节能原理  507e7【中国自动化网社区】f4199a【http://sns.ca800.com】8ad1fbd
  1、变频节能  507e7【中国自动化网社区】f4199a【http://sns.ca800.com】8ad1fbd
  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。  0bf44【中国自动化网社区】7db763【http://sns.ca800.com】a09bec
  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。  0bf44【中国自动化网社区】7db763【http://sns.ca800.com】a09bec
  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%。  0bf44【中国自动化网社区】7db763【http://sns.ca800.com】a09bec
  2、功率因数补偿节能  b9146【中国自动化网社区】a039d1【http://sns.ca800.com】62b70
  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。  b9146【中国自动化网社区】a039d1【http://sns.ca800.com】62b70
  3、软启动节能  b9146【中国自动化网社区】a039d1【http://sns.ca800.com】62b70
  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。  b9146【中国自动化网社区】a039d1【http://sns.ca800.com】62b70
  二、孤东采油厂变频器在用情况  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  三、目前主要存在问题  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。 a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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:   a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  5、变频器日常 a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  四、变频器主要故障原因及预防措施  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  1、外部电磁感应干扰易造成故障  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  2、环境问题造成的故障  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  3、参数设置及设备引起的故障  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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:  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  (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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  4、主板及主电路故障  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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:  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  (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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  5、维护不当造成故障  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  五、几点建议  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  l、规范变频设备进入渠道,建立准入制度。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  (1)限定品牌范围  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  (2)规范引入渠道  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  2、建立变频器日常保养制度  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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:  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  (1)运行数据记录,故障记录:  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  (2)变频器日常检查:  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  (3)变频器保养:  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  3、加强培训  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  (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。  a9abfb3【中国自动化网社区】d6c9d9【http://sns.ca800.com】884c
  (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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