油田变频器常见故障与处理措施分析

2020-01-19盛建宇

中国设备工程 2020年22期

盛建宇

（大庆油田第六采油厂工程技术大队，黑龙江大庆 163000）

随着我国工业现代化的不断发展以及人们绿色节能环保意识的逐步提高，各种先进的节能设备在企业中得到了充分的应用。变频器作为一种可以控制变速交流异步电机的变频节能控制设备，不仅能够起到节能降耗的效果，同时也是企业自动化系统的重要组成部分。在我国的油田企业中，变频器被广泛应用于各种泵类、抽油机以及油田加热设备的各类风机和空调系统中。变频器的结构相对简单，运行稳定性较好，在油田设备的节能和自动控制方面有着重要的作用，是油田企业各种设备正常运行的重要保障。在变频器的使用过程中，各种故障的发生势必影响企业的生产效率和经济效益，因此，油田企业必须高度重视变频器的故障分析以及故障处理措施，以保证油田企业的正常生产运行。

1 油田变频器综述

变频器是一种结合应用微电子技术和变频技术，通过控制变频器内部lGBT电子元件进行输出电源的电压和频率调控，从而满足各种电机设备的工作电压需求并达到电机设备节能和调速控制的目的。变频器在结构上主要主电路、整流器、平波回路和逆变器等组成，在实际应用中可以起到各类电机的变频节能、自动化控制以及电机软启动的作用，同时对于电机设备的工艺水平和产品质量都有较大的提高。按照输入电压的不同，变频器可以分为高压变频器和低压变频器；按照频率转换的不同可分为直接式变频器和间接式变频器。在油田企业的实际运用中，需要根据电机设备的类型以及调速范围要求等选用合适的变频器，从而达到经济适用的目的。

2 油田变频器的主要故障类型

油田企业大部分的设备通常在室外或者较为特殊的环境中使用，导致油田变频器在实际使用过程中受到的影响因素较多，故障发生的可能性相对较大。这就需要相关操作人员必须做好变频器的日常维护保养，深入学习理解油田变频器的相关理论知识，并对油田变频器常见故障进行归纳总结，以便于油田变频器在发生故障后能够及时得到处理和解决，从而保证油田企业的正常生产运营。按照油田变频器的故障发生原因，其故障主要有变频器的过流、过压、过载、过热、欠压故障以及参数设置故障等不同类型。在实际的变频器维修过程中，要根据不同类型的变频器故障采用不同的方法进行解决。

3 油田变频器故障分析及处理措施

3．1 过流故障

过流故障是油田变频器故障发生频率较高的故障类型，在变现形式上主要有下面几种情况，一是变频器通电后立刻跳闸且不能复位，其主要是因为变频器的模块损坏，驱动电路损坏或者因为电流检测电路损坏造成；二是重启变频器时一旦升速就即刻出现跳闸现象，出现这种情况的主要原因为负载出现短路，电机的转矩过小或者逆变模块受损等；三是变频器重新启动后不会立刻跳闸，而是在加速情况下出现跳闸，出现这种状况主要是因为变频器的加速时间、转矩补偿或者电流上限设置出现偏差。在出现变频器的过流故障时，首先需要对整个线路进行检查，确保电路无短路形象发生，通过减少变频器的负荷变量、延长变频器的调速时间周期以及加装能耗制动元件和重新设计负荷等措施加以解决。若变频器在没有任何负荷的情况下还是存在过流故障，则变频器已完全损害，必须进行更换处理。

3．2 过压故障

变频器过压故障即实际作用于变频器的电压超过设计的额定电压，变频器的过压故障主要有以下两种情况，一是输入交流电源过压故障。这种过压故障一般是由外部因素造成的冲击导致的变频器运行电压突然升高。例如在雷电因素引起的变频器过压，在这种情况下，变频器的运行电压变化幅度较大，变化率也相对较快。对于雷电因素产生的过压故障处理办法较为简便，在发生过压故障后只需将变频器的电源断开，一段时间之后再将变频器重新启动即可消除故障。二是再生类过电压故障。再生类过电压故障在变频器加速、变频器减速以及变频器恒速运行过程中都会发生，这类过压故障都属于再生类过电压故障的范畴。引起再生类过电压故障的主要原因是当电动机运行时，将机械能转换为电能并通过变频器和逆变器重新回到直流回路，当变频器负载加大时，其变频速率较快，变频器的输出频率急速降低，在变频器的制动过程中产生泵生电压，从而将能量释放。针对再生类过电压故障，可以通过延长变频器的减速时间，并根据实际的负载情况适当增加变频器的制动单元。三是直流母线过压。这种过压故障一般发生在电动机的制动环节，在电动机制动时处于短暂的发电机状态，电能通过逆变器的电气元件反向输入到直流母线并造成逆变器的储能电容充电，从而导致直流母线过压故障。为避免直流母线过压故障导致电动机停机，一般可以在变频器上安装相应的抑制单元，在发生直流母线过压故障后需要根据抑制单元接线是否正确、接线开关是否损坏以及电压保护设定值是否合理等不同情况采取相应的处理办法予以解决。

3．3 过载故障

过载故障主要包括电机过载和变频过载两种类型，变频器设置的加速时间过短、电机的工作电压过低以及直流制动量过大和变频器的负载过重等都会造成变频器过载故障。在发生过载故障后，需要判断过载类型属于电机过载还是变频过载，一般情况下，电机的控制过载能力较强，过载故障几率较小，而变频器自身因为控制过载能力较差，过载故障发生频率较大。若是电机过载则需要对电机的润滑系统进行检查，必要时更换大功率的电机。若是变频过载，首先需要对变频器的输出电压、电流进行检测，注意排出故障，必要时更换较大功率的变频器。

3．4 过热故障

变频器的过热故障通常是由周围环境温度较高、系统内的冷却风机失灵或者是变频器的温度检测有误造成的。发生过热故障时，首先检测周围环境温度是否超过设备运行的温度要求范围，采取必要的降温措施以满足变频器及电机设备的运行需求，检查冷却风机以及温度检测装置是否正常，并根据实际情况对冷却风机和温度检测装置进行维修或者更换。

3．5 欠压故障

变频器的正常运行需要供电电压满足变频器额定电压需求，当变频器的供电电压较低或者缺相将造成变频器无法运行，我们称之为欠压故障。在出现欠压故障时，需要操作人员及时停机，检测供电电源的电压以及线路状况，若线路没有问题，则需要电网的电压正常后再重新启动变频器。为达到欠压故障的自动处理，可以在变频器上设置自启功能，当电源电压突然降低，通过自启装置使变频器立刻停止工作，当电源电压恢复正常后，自启装置使变频器重新工作。

3．6 参数设置故障

变频器的内部参数设置正确是保证变频器能够正常运行的必要前提，对变频器的控制效果、节能效率以及变频器寿命等方面都有着重要的实际意义。若是变频器的内部参数设置出现错误，变频器的变频参数和控制功能失效，导致电机无法按照实际需求正常运转，电机的启停控制失灵甚至直接导致变频器整体损坏，因此在变频器使用前必须保证内部参数的正确设置。变频器的内部参数主要包括如下方面：一是变频器的额定电压、电流、最大功率和最大转速等参数设置；二是根据实际需求对电机启动的控制设置；三是按照控制精度进行变频器静态和动态的控制设置；四是变频器运行过程中的各种信号设置。当变频器发生参数设置故障时，首先根据变频器的使用说明对照检查并按需求进行修改，若故障无法解决，则直接将变频器恢复出厂设置然后重新设置内部参数。