变频器在台肇地区的应用及认识

李佳（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

变频器在台肇地区的应用及认识

李佳（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

在油田生产中，变频器主要是对电动机进行调速，应用在中转站、污水站、注入站、注水站、单井等。变频器的正确使用是变频器发挥最大作用的前提，如果能在生产中合理使用变频器，那么它不但可以节能，还能减少工人的劳动强度。文中对变频器的原理及基本结构、应用效果、存在的问题及对策等几方面进行了论述。

变频器原理 常见故障 有效措施

目前，台肇地区共安装变频器58台，涉及变频器品牌14个，其中站（库）安装变频器16台，拖动电动机总功率542kW。正常投入使用，能变频调节、发挥节能作用的有43台，占总数的74.1%；工况满负荷运行不适合使用变频器的有4台，占总数的6.9%；工艺原因（如柱塞泵停注）停用闲置的有6台，占总数的10.3%；目前，变频器或变频控制系统故障待修的有3台，占总数的5.17%。2009—2011年6月5日，累计维修变频器45次，其中同一台变频器发生3次以上故障维修的5台，占维修次数的11.11%。在生产过程中，经常出现变频器维修次数过多、工作人员维护工作不到位、避免变频器的非正常损坏的问题，因此需要深一步的了解变频器的原理和基本结构，在应用过程中做到定期保养，以减少故障发生。

1 变频器的原理及基本结构

1.1 变频器的原理

变频器把50Hz的工业频率电通过整流、控制、逆变的过程改变成实际需要频率可变的交流电，见图1。

应用变频调速，可以提高电动机转速的控制精度，使电动机在最节能的转速下运行，精确调速的节电效果非常可观。与此类似，许多变动负载电动机一般按最大需求来配置电动机的容量，故设计裕量偏大（电动机的设计符合工艺中最大值）。而在实际运行中，轻载运行的时间所占比例却非常高，存在大马拉小车的情况普遍。如采用变频调速，可大大提高轻载运行时的工作效率。因此，变动负载的节能潜力巨大。

图1 变频器原理简图

2 变频器在台肇地区的应用效果

2.1 选择变频要充分考虑现场实际情况

台肇地区共计4个采油队，20个配注间，36台柱塞泵变频器。配注间柱塞泵变频采用变频器直接控制泵类负载是一种最科学的控制方法，利用变频器内置PID调节软件，直接调节电动机的转速保持恒定的压力，从而满足系统要求的压力。根据现场工况的不同，其调速范围为60%～100%，节能效果明显。

例如：茂801队8#计量间与10#计量间的共用一条注水管道，存在“争水”现象，注水量统计见表1。由表1中可以看出，茂801队8#计量间现有水井12口，2011年4、5月份及7、8月份的水量最大，平均每天达到175m3，11月和12月份最少，平均每天115m3，这12口水井分别由3台柱塞泵控制，1#柱塞泵的排量为2.5m3/h，日注水量60m3；2#柱塞泵的排量为6m3/h，日注水量144m3；3#柱塞泵的排量为4.6m3/h，日注水量110m3；为了降低不必要的注水量，确保10#计量间注水量，就要在柱塞泵上安装变频器，针对不同注水周期，通过变频器控制注水量，降低注水耗电。以2011年4月份为例，未安装变频器前，需开启1#、2#两台柱塞泵注水，注水耗电5.442×104kWh，注水单耗10.56kWh/m3，安装变频器后，注水耗电3.96×104kWh，比未安装前少耗电1.482×104kWh，注水单耗7.54kWh/m3，比未安装变频器前少3.02kWh/m3。

表1 2011年茂801队8#计量间水井注水量统计单位：m3

2.2 变频器过载保护现象

肇212队1#1、1#7计量间的两台变频器，存在高压保护现象，2009年老井转注时新安装的柱塞泵上安装的数控压力表具有保护作用，当注水压力不稳时，出现瞬时压力超过25MPa时，向变频器发出信号，使其停止运行，需重新启动变频器，加大了工人的工作强度。柱塞泵与变频器不是同一个厂家，无法达到兼容。

2.3 变频器常见故障

2.3.1 电动机过热故障

由于负载过大、环境温度高、散热片吸附灰尘太多、冷却风扇工作不正常或散热片堵塞、变频器内部热传感器导致的故障。葡361队中转站掺水泵变频，曾多次出现电机过热保护现象，主要问题在于变频器内部缺少风扇，变频器运行状态下，电动机过热，风扇起不到散热作用，引起变频器停止工作。为充分达到散热，变频器的风扇应每两年更换一次，并定期清理散热片。

2.3.2 过电压、过电流故障

过电压、过电流故障，主要体现在变频器起动时一升速就跳闸或是起动时不马上跳闸，而在运行过程中跳闸[1]。2010年1月至2011年6月，台肇地区变频器在电压或是电流不稳时出现过偷停5次，变频不启泵7次、变频开始运行不久就停止的5次现象，主要是在电流不稳，雷雨天气或是电网影响电压不稳、变频升速时间过短的情况下发生，为减少故障的发生，可通过安装电子热继电器（过流保护器），稳定电流、电压，也可以延长变频升速时间等方法解决。

3 存在的问题及对策

3.1 雷诺尔变频

台肇油田共有雷诺尔变频器9台，闲置2台，其中肇212队1#站掺水泵变频未连线使用，现工频运行；葡361队中转站掺水泵变频，现出现5个风扇损坏，电动机过热保护现象；台105队1#、5#计量间柱塞泵变频，经常出现驱动板故障，无法启泵的等问题，该品牌不同型号的变频器的配件与系统都不相同，维修起来有很大的困难。

3.2 变频器维修

变频器已经进入故障期，使用超过五年的（2006年前安装的）已经达到23台，占总数的39.67%。变频器损坏的主要原因有：元器件老化、电线短路、环境恶劣（潮湿、通风不好）、操作不当、变频控制系统故障等。如果故障变频器不能及时修复，对生产影响很大，同时增加工人劳动强度。因此，加强变频器维修，保证变频器正常运行，已经成为保障正常生产、节能降耗、精细化管理的重要问题。

转油站、联合站等外输油系统变频器发生故障时，如果不及时维修，由于有可编程控制器（PLC）联锁保护，无法切换工频运行，不能正常外输采出液，容易造成停产甚至冒罐等事故的发生[2]。

3.3 工艺停用造成大量变频器闲置

目前，停用闲置的变频器有6台，造成资产浪费。闲置的主要原因是柱塞泵停注或更换大功率柱塞泵造成的。

3.3 部分变频器与电动机功率匹配不合理

有18台变频器功率与电动机功率相同，而实际上变频器应该比电动机大一个功率等级，这样更有利于延长变频器使用寿命；有3台大功率变频器拖动小功率电动机，使变频器作用没有充分发挥；有4台小功率变频器拖动大功率电动机致使变频器无法投用，强行投运极易造成变频器损坏。功率匹配不合理的主要原因是电动机小换大时，变频器没更换造成的。

3.4 变频器厂家较多

不同品牌变频器的配件不通用，给变频器维修配件采购带来很大困难；不同开发商的变频控制系统设计思路不同，有的还有不同类型的控制器和控制软件，在检测变频控制系统故障时，难度大，时间长。

3.5 日常管理运行中存在的问题

1）变频器使用存在误区，在变频器的使用上静态管理。认为只要投运变频器就节能，而实际上，变频器适合应用于生产能力比实际需求盈余的工况，变频器理想的工作区间在35～40Hz。由于工况是动态的，在不断变化，随着生产负荷的增大，实际应用中存在着变频器长时间连续工作在45Hz以上的现象，变频器失去调速作用，不仅不节能，反而由于变频器本身是个用电设备，增加了能耗，这时应选择工频运行[3]。现有6台变频器在工况满负荷的情况下使用。

2）变频器使用者普遍存在缺乏变频器相关知识，致使变频器管理难度大、不到位。

3）变频器日常维护保养不到位，存在着积灰严重、通风不畅、环境温度过高等问题，部分变频器长期工作在非正常工作环境下，增加了变频器的故障率，缩短了使用寿命。35～40Hz[4]。由于工况是动态的，在不断变化，随着生产负荷的增大，实际应用中存在着变频器长时间连续工作在45Hz以上的现象，变频器失去调速作用，不仅不节能，反而由于变频器本身是个用电设备，增加了能耗，这时应选择工频运行。现有6台变频器在工况满负荷的情况下使用。

2）变频器使用者及管理者普遍存在缺乏变频器相关知识，致使变频器管理难度大、不到位，希望厂技术部门能对变频器的使用者及管理者进行变频器相关知识的培训，使其能避免故障发生，故障发生时，能及时检测出并解决故障。

3）变频器日常维护保养不到位，存在着积灰严重、通风不畅、环境温度过高等问题，部分变频器长期工作在非正常工作环境下，增加了变频器的故障率，缩短了使用寿命，要求使用者定期检查变频器，做好维护保养。

通过对变频器实施精细化、专业化管理解决变频器在使用、管理和维护等方面存在的问题，提高变频器完好率、利用率和使用效能，充分发挥变频器的调节和节能作用具有较大的经济效益，因此，加强变频器的管理和故障维修，已经成为保障正常生产、节能降耗、精细化管理、低碳可持续发展的重要问题。

[1]姜敏,高伟,高静,等.变频调速技术在恒压供水自动控制系统中的应用[J].有色设备,2005(6):8-9.

[2]张斌.PLC和变频调速技术在恒压供水系统中的应用[J].电力学报,2006(4):36-37.

[3]闵绚,谭思云,陈敏.基于PLC的变频恒压供水系统研究[J].仪表技术,2009(9):22-24.

[4]闫明民.浅析变频调速技术在恒压供水系统中的应用[J].科技情报开发与经济,2009(26):16-17.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.07.016

2012-03-28）

4 结论与认识

李佳，2007年毕业于齐齐哈尔大学经济管理学院（财务管理专业），2012年毕业于东北石油大学（石油工程专业），从事地面工程管理工作，E-mail：13329396522@163.com，地址：黑龙江省大庆油田有限责任公司第七采油厂，163000。

1）变频器使用存在误区，认为只要投运变频器就节能，而实际上，变频器适合应用于生产能力比实际需求盈余的工况，变频器理想的工作区间在