浅谈变频器的安装调试

2018-04-15威顿达州化工有限责任公司

电子世界 2018年6期

威顿达州化工有限责任公司魏来

1 概述

威顿达州化工有限责任公司（以下简称威顿达州）一期800 kt/a硫磺制酸装置建于四川省达州市天然气能源化工园区瓮福达州磷硫化工基地（以下简称瓮福达州基地）内，该装置采用“3+1”两转两吸工艺，配套有孟莫克HRS低温余热回收系统，云南亚泰氨法尾气吸收脱硫装置、德国西门子KKK风机和路易期酸泵。一期装置共采用变频器16台，（原设计12台）酸循环泵、3台精硫泵、2台地槽泵，成品酸泵、装置除年度计划性检修外常年不间断运行，对电气连续稳定运行提出了更高的要求，项目建成后根据生产工艺情况决定对HRS锅炉给水泵，脱盐水泵将原工频运行泵改为变频运行，方便于脱盐水箱和HRS锅炉实现自动补水调节，以前采用人工启泵手动打开出口阀的开度调节，经常要往返于控制室和装置现场，效率低下，装置现场大，人员紧张。精硫泵、地槽泵5台由于原设计为施耐德实际现场为ABB550，厂家也只对变频器接了主回路电源，由于每个厂家对控制回路端子定义不一样，所以需要重新按照ABB变频器的说明书进行接线并调试。对在调试和试运行过程中出现的一些问题进行整理和分析。

2 变频器安装存在的问题

达州公司原配电室占地面积小，在基地内场地受限，设计紧凑、备用回路不足，高低压配电设备设计在一个房间，且由于有腐蚀性气体未设计相关通风设施，这就导致余变频器在技改中受到很大的限制，试生产过程中出现频繁跳闸、造成误动作、误报警。为解决在生产中遇到过流、雷击、晃电对生产造成的影响对变频器在安装和运行中出现的问题进行整改。

2.1 变频器安装不当造成的影响

（1）变频器的安装环境和位置至关重要。由于内部采用的大功率板、整流模块、逆变模块、电阻、电容等大功率的电子元件易受到环境温度的影响，温度过高会导致于电阻值和元器件性能变化从而造成误动作。电阻阻值、电压不稳定，光耦和电容容量下降加快，远离带发热体的设备（如变压器，蓄电池）显得至关重要，因为变压器和蓄电池在运行时温度较高，蓄电池有爆炸燃烧和漏液，如果靠的过近会减少变频器的寿命，在装配时要在配电柜门装2台对称轴流风机进行强制通风。配电室常年保持在25度环境温度为宜，户外安装环境要考虑防雨防嗮及周围排放的冷凝水汽对变频器绝缘的影响。蒸汽冷凝水散落在控制柜的上方进入变频器后其绝缘性能就会下降，在运行时可导致变频器烧毁事故，如锅炉加药泵采取一拖二，由于控制柜门密封性不好，蒸汽冷凝水流进变频器会将其短路烧毁。如若在潮湿的环境下和北方气温较低的地区必要时在箱中增加干燥剂和加热器以维持正常工作需要温度，后来在配电柜的周围加了一圈防水垫和防雨帽后效果大大的得到了改善，安装室内环境温度过高还需增加空调和降温设施以保持良好的运行条件，可见环境温度对变频器影响较大。

（2）腐蚀性气体。由于威顿达州装置主要生产硫酸，是化工生产企业，具有腐蚀性的二氧化硫，三氧化硫气体容易对变频器元器件的引出线、印刷电路板、电阻、电容、芯片、等破坏，使其无法工作，破坏的绝缘将会导致变频器可能会出现炸机等，所以腐蚀性气体的危害性也不可忽视。

（3）振动。变频器在安装时要充分的考虑运行工程中振动带来的危害性，固定配电盘的基础必须牢固在电缆沟的基础上并用螺杆连接在相邻的配电盘，使其不能晃动，远离较大启动设备的接触器等，周围振动过大会造成变频器控制回路辅助触点异常断开。

（4）电磁波干扰。变频器在正常运行时对周围产生电磁波干扰附近其它的仪器仪表设备，使其工作不稳定，脱盐水泵在运行时就出现过一合闸后马上跳闸，最后排查到变频器启动时干扰到未整改之前的电机马达控制保护器，使其合闸的瞬间出现一次CT过流后将常闭触点断开从而使变频得电后受干扰断开控制回路电源，由于变频器本身具有各种保护，因其是整改的回路，后来将马达保护的点短接采用变频器的保护后问题得到解决，要消除干扰必需选用正确的拼搏电缆。

（5）千万不要将进线电源连接到传动单元的输出端：U2、V2、W2上。进线连接到到变频器输出端将导致变频器损坏。如果有旁路切换回路，需使用机械开关和接触器互锁，调试前在对电机进行耐压和绝缘电阻之前要断开电机电缆。

（6）电机电缆要求使用导线管、铠装或屏蔽电缆，导管之间要安装一个接地导体桥接，动力线和控制线与变频器有关的模拟信号线选用屏蔽双绞线，动力电缆选用对称的三芯电缆，带同轴的PE导体，或带同轴四芯电缆。

2.2 变频器选型

（1）变频器选型不对将会导致于变频器不匹配，不能进行很好的调节和达到节能的目的，有的加变频器是为了生产上好调节，有的是为了节能，不管哪种根据实际负载类型选用合适的变频器至关重要，采用变频的目的，达州装置只有水泵和酸泵所以选用轻载的变频器就能满足生产需要。

（2）在同一个电压范围内不管供电电压是多少，其额定输出电流相同。为了达到给电机额定功率，变频器输出电流必须大于电机额定电流，在多个电机系统中，变频器输出电流要大于所有电机输入电流总和。

（3）威顿达州装置酸泵和地槽泵电缆最远超过300米，为避免变频器出力不足，在变频器的出线端加装电抗器，选用变频器的时候容量也要大一档。

（4）酸循环泵夏天运行时时外壳温度近80度，由于泵端的介质是高温浓硫酸，酸槽液位较高时从泵端的温升传到电机端再加之一期装置很多变频器都没选专用变频电机和独立电源的风扇，在调频时电机转速降低影响电机散热，在某些情况下，要求变频器降容使用，如果电机满功率运行时要选择大一档以便提供足够的负载能力。

3 变频器在使用常见的几个问题及对应措施

（1）例如，威顿达州由于现场的安装条件，一期脱盐水泵和锅炉给水泵变频安装在相邻且其它负荷的柜内，原电机出线不够长，2台电抗器都装置原来的出线柜内。且安装位置受限制，距离较近。调频方式均为DCS和面板给定，所以两台在同时运行时会形成相互之间的干扰。运行其中一台时工作正常，两台同时运行互相干扰时会出现某些变频器误动作，干扰变频器霍尔传感器使其报2310频繁报过电流动作，经过盘车检查，电机绝缘检查，三相电流平衡检查等正常后发现是变频器误报，后对变频器控制板，施加15V直流电压对电流采样传感器进行判断发现阻值其中一个与另两个相差2欧姆，经更换传感器、做屏护措施后故障消除，现已连续正常运行一年多。

（2）酸泵遇晃电，酸泵采用的西门子G130变频器，对装置的连续稳定运行要求更高，由于当初基地内只有一路电源供电且在雷雨季节时故出现晃电后酸泵跳闸导致公司停产。西门子变频器相对ABB来讲保护多，且配置的模块多，对电源质量要求更高。在同样条件下ABB正常运转，西门子出现保护动作，为解决这一问题，后来和西门子技术人员沟通后对西门子3台变频器采取程序优化，

1）将西门子变频器改自动重合闸启动，当电网波动瞬间失电再来电时可实现设备的自启动。

2）DCS相关联锁做5-10S延时动作，当变频器或电源出现其它故障不能正常实现重合闸启动将延时动作联锁，采取正常停车方式，如果重合闸成功投入正常运行。

3）3台变频器若在同时自启动时对电网的影响。后分别做了10-20毫秒的延时（因变压器选择的余量较大，折算出同时启动的电流在600多A,变压器额定1250A,因此对变压器及电网的影响不大）

经过整改后的方案使得现在变频器得以良好的运行，并每次利用计划检修机会对变频器进行维护保养，定期更换容易导致跳闸的中间继电器进行更换后现一直运行正常。