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 一、變頻器的節能原理

　　1、變頻節能

　　變頻器節能主要表現在風機、水泵的應用上。為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統的調速方法是通過調節入口或出口的擋板、閥門開度來調節給風量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。

　　由流體力學可知，P（功率）＝Q（流量）×H（壓力），流量Q與轉速N的一次方成正比，壓力H與轉速N的平方成正比，功率P與轉速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當要求調節流量下降時，轉速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關系下降。即水泵電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系。所隊當所要求的流量Q減少時，可調節變頻器輸出頻率使電動機轉速n按比例降低。這時，電動機的功率P將按三次方關系大幅度地降低，比調節擋板、閥門節能40％一50％，從而達到節電的目的。

　　例如：一臺離心泵電機功率為55千瓦，當轉速下降到原轉速的4/5時，其耗電量為28.16千瓦，省電48.8％，當轉速下降到原轉速的l／2時，其耗電量為6.875千瓦，省電87.5％。

　　2、功率因數補償節能

　　無功功率不但增加線損和設備的發熱，更主要的是功率因數的降低導致電網有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，使用變頻調速裝置后，由于變頻器內部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網的有功功率。

　　3、軟啟動節能

　　電機硬啟動對電網造成嚴重的沖擊，而且還會對電網容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節省了設備的維護費用。
　　二、孤東采油廠變頻器在用情況

　　目前孤東采油廠在用各種變頻器達到480余臺，其中三采中心270余臺，采油一礦45臺，采油二礦13臺，采油三礦22臺，采油四礦43臺，新灘試采礦57臺，集輸大隊27臺。主要有美國的ABB、羅賓康，日本的富士、安川、三肯、東芝和日立，德國的西門子。目前國產變頻在控制技術和功能上，已取得了顯著的進步和成就，所以近兩年來油廠國產變頻器的數量正逐步提高，主要有春日、森蘭和煙臺惠豐等品牌。

　　三、目前主要存在問題 

　　孤東采油廠技術質量監督站自2005年開展了變頻器維修工作，先后組織了現場維修150臺次，總功率達到5800千瓦。從維修情況來看，變頻器發生故障或損壞的特征，一般可分為兩類：一種是在運行中頻繁出現的自動停機現象，并伴隨著一定的故障顯示代碼，其處理措施可根據隨機說明書上提供的指導方法，進行處理和解決。這類故障一般是由于變頻器運行參數設定不合適，或外部工況、條件不滿足變頻器使用要求所產生的一種保護動作現象；另一類是由于使用環境惡劣，高溫、導電粉塵引起的短路、潮濕引起的絕緣降低或擊穿等突發故障（嚴重時，會出現打火、爆炸等異常現象）。  具體表現為：

    1、變頻器主控電路故障。主要包括主板，電源板，逆變器、濾波電容等主控電路損壞。 

　　2、變頻器冷卻直流風扇故障。風扇屬于易損件，工作壽命在2—5年，但是因為變頻器種類繁多，功率大小不同所以內部直流風扇額定電流不同而不通用，部分風扇損壞后因為缺乏備件無法及時更換。

　　3、變頻器外圍控制器件故障。變頻柜內變頻器本身無故障，但外部控制電路系統發生故障。由于使用年限較長，且控制電路又比較復雜，既沒有電路圖，又沒有線號，線路多而且復雜，給維修造成不便。

　　4、變頻柜設計不合理，內部過于狹窄，散熱通風效果差，導致散熱不良。部分變頻器工作環境比較惡劣，風沙及塵土集聚較多，嚴重影響了變頻器的正常運行，甚至造成停機故障。變頻柜散熱導流風扇屬于易損件，壽命一般在2年左右，但是大部分變頻柜散熱風扇損壞后，沒有及時更換，造成散熱不良，造成變頻器工作穩定性差、老化加劇、過熱報警頻發等現象發生。

　　5、變頻器日常維護工作跟不上。操作人員對變頻路基本操作及一些基本參數設置不了解，使用過程中不能及時發現問題。

　　6、“小馬拉大車”問題。由于當時投產設計時的工作條件下限制，設計安裝時為節省資金，許多地方都有采用了變頻功率小于電機額定功率，但隨著工藝生產條件的變化，出現“小馬拉大車”問題，造成變頻器不能正常運行。如一號聯水外
輸、三號聯提升和KDl8號站注水等。

　　四、變頻器的主要故障原因及預防措施 

　　由于使用方法不正確或設置環境不合理，將容易造成變頻器誤動作及發生故障，或者無法滿足預期的運行效果。為防患于未然，事先對故障原因進行認真分析顯得尤為重要。變頻器在正常使用6—10年后，就進入故障的高發期，經常會出現元器件燒壞、失效、保護功能頻繁動作等故障現象，嚴重影響其正常運行。

　　1、外部的電磁感應干擾易造成故障

　　如果變頻器周圍存在干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內部，引起控制回路誤動作，造成工作不正常或停機，嚴重時甚至損壞變頻器。在外部采取噪聲抑制措施，消除干擾源顯得非常必要。具體解決辦法有：一是盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主線路分離；二是變頻器接地端子應按規定進行，不能同電焊、動力接地混用；三是變頻器輸入端安裝噪聲濾波器，避免由電源進線引入干擾。

　　2、環境問題造成的故障

　　變頻器屬于電子器件裝置，在其規格書中有詳細安裝使用環境的要求。振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合，應采用橡膠等避振措施；潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低而形成短路；溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導體器件，應根據裝置要求的環境條件安裝空調或避免日光直射。

　　定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風扇是非常必要的。目前采油廠在用變頻器的冷卻風扇損壞比較嚴重，而且部分變頻工作環境比較差，嚴重影響散熱及空氣流通，導致變頻器在高溫季節易跳閘、過熱報警。

　　3、參數設置及設備引起的故障

　　故障主要發生在注聚泵用低壓變頻器，故障主要表現為起動時并不立即跳閘，而是在運行過程中跳閘。可能的原因有：
　　（1）泵工作狀態不穩定； 

　　（2）管線壓力過大； 

　　（3）升速時間設定太短； 

　　（4）降速時間設定太短； 

　　（5）轉矩補償設定較大； 

　　（6）引起低速時空載電流過大； 

　　（7）電子熱繼電器整定不當，動作電流設定得太小、引起誤動作。

　　4、主板及主電路的故障

　　由于使用年限較長和一些突發原因，而造成主板及主電路損林，此類故障發生必然造成元器件的損壞和報廢，是變頻器
維修費用的主要消耗部分。主要有：

    （1）整流塊的損壞； 

　　（2）充電電阻損壞； 

　　（3）逆變器模塊燒壞； 

　　（4）濾波電容的損壞； 

　　（5）主板、電源板損壞。 

　　5、維護不當造成的故障

　　大部分變頻器過熱報警故障，除了冷卻系統風扇損壞的原因外，還有一個主要原因，就是日常維護的缺乏，變頻器散熱器灰塵積攢嚴重，影響散熱。

　　五、幾點建議

　　l、規范變頻設備進入渠道，建立準入制度。
　　目前孤東采油廠變頻器品種繁多，各種變頻器之間器件并不通用，造成了備料困難，增加了成本利維修的難度，因此建議規范變頻設備進入渠道，建立市場準入制度減少引進變頻器的品牌種類，降低后期維護、維修成本。

　　（1）限定品牌范圍

　　限定品牌范圍，如近年來在孤東采油廠內出觀故障率低，運行可靠的某些品牌。建議規范為富士、ABB、森蘭等品牌。

　　（2）規范引入渠道

　　規范引入渠道，對引入設備的廠家技術力量售后服務進行考察，對新引入變頻設備驗收時要求資料配備完整，包括線路圖、說明書等，便于以后出現故障進行維護。

　　2、建立變頻器日常保養制度

　　對變順器的管理進行規范，由專人負責對變頻設備進行日常維護保養。日常維護保養的具體內容可以分為：

　　（1）運行數據記錄，故障記錄：

　　定期測量變頻器及電機的遠行數據，包括變頻器輸出頻率，輸出電流，輸出電壓，變頻器內部直流電壓，散熱器溫度等參數。與合理數據對照比較，以利于早日發現故障隱患。變頻器如發生故障跳閘，務必記錄故障代碼和跳閘時變頻器的運行工況，以便具體分祈故障原因。

　　（2）變頻器日常檢查：

　　每兩周進行一次，檢查記錄運行中的變頻器輸出三相電壓，并注意比較它們之間的平衡度；檢查記錄變頻器的三相輸出電流，并注意比較它們之間的平衡度；檢查記錄環境溫度，散熱器溫度；察看變頻器有無異常振動，聲響，風扇是否運轉正常。

　　（3）變頻器保養：

　　每臺變頻器每季度需要清灰保養1次。保養要清除變頻器內部和風路內的積灰、臟物，將變頻器表面擦拭干凈，變頻器面板要保持清潔光亮；在保養的同時要仔細檢查變頻器，察看變頻器內有無發熱變色部位，阻尼電阻有無開裂現象，電解電容有無膨脹漏液防爆孔突出等現象，PCB板有否異常，有沒有發熱燒黃部位。

　　3、加強培訓

　　（1）對變頻設備操作、管理人員進行基礎培訓，掌握變頻器日常維護保養的知識以及了解基本參數的設置。

　　（2）對變頻器維修人員進行系統的培訓，以便今后更好地開展維修工作。