大港油田变频设备常见故障及排除方法-信

论文导读：
摘要：近十年来，变频器在油田开发生产中得到了广泛的应用。本文总结分析了大港油田几年来所用变频器发生的常见故障现象及原因分析，提出解决方案，为以后生产过程中解决类似问题提供了借鉴。
关键词：变频器 故障 分析 排除方法
1 前言
变频器是一种把工频电源（一般为50HZ或60HZ）变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。通用变频器作为静止电源型的手动、自动控制设备，在注水、输油等工艺过程中，因其调节控制方便、运行可靠性非常高、节能效果明显而被广泛应用于大港油田各采油生产单位。
但变频器在正常使用6-10年后，就会进入故障的高发期，出现元器件失效、保护功能频繁动作等故障现象，影响正常使用，甚至影响相关系统的正常运行。大港油田地处渤海湾，空气潮湿、空气中盐度大，变频器故障问题较为突出；排涝站、污水处理厂等存在硫化氢气体、氯离子含量较高的场所，如果没有很好地防护措施，设备故障率较其它地方会更高。
2 常见故障原因分析及排除方法
目前，大港油田在用变频器应用于采油、供排水、污水处理各种泵类负载中，主要包括ABB、罗克韦尔、SEW、施耐德、库马克、欧姆龙、三垦等厂家的产品。每年变频器故障维修内容，主要包括变频控制柜老化、过流、过压、通讯等故障。变频器本身拥有较强的故障诊断功能，对变频器内部整流、逆变部分，CPU及通讯与电动机等故障进行保护。变频器在保护跳闸后故障复位前，将一直显示故障代码。若根据故障指示代码确定故障原因，可缩小故障查找范围，大大减少故障查找时间。

2.1 变频控制柜老化

油田使用的很多变频控制柜使用年限超过十年，由于投入使用的年限较长，加上安装、使用环境相对恶劣，空气潮湿、空气中的盐碱度、氯离子含量较大，加速了金属元件和绝缘层的腐蚀，造成控制柜内元器件的整体绝缘水平和可靠性的降低。电气元件间接线因腐蚀而接触不良或绝缘性能下降等原因，也会致使控制柜经常出现故障不能正常工作。近些年处理的很多复杂故障根本原因都和控制柜内元器件老化有关。这一现象已经得到有关部门的重视，各单位也在积极筹措资金对控制设备进行更新换代，增强控制系统的硬件保障水平。

2.2 变频器运行时的过电流故障

2012年3月，港东污水处理厂加药系统中的一台ABB ACS550变频器在运行中突然停机。按MENU键进入菜单查看故障记录，显示“过流”故障，故障时电压519V，电流20.5A。将变频器和电机间的动力电缆拆下，测量电机绝缘正常，空试变频器正常，重新连接变频器和电机间的动力电缆，启动变频器，运行正常。
经过分析，认为产生这种故障的原因是电机负载转矩突然增大，电流变化率太快（斜率瞬间变得很大）而引起过流保护动作。通用变频器过电流故障跳闸是最常见也是最复杂的故障之一，尤其是采用IPM模块的变频器，模块内包含了过电流、短路、欠压、接地、过热等保护功能，而这些故障信号都是经过模块的控制引脚的故障输出端引入到控制器的。当控制器收到信号后，控制器一方面封锁脉冲输出，一方面将故障信息显示到控制面板上，一旦模块内部故障，就很难找到故障原因。因此在排除这类故障时，首先应区别跳闸是由负载原因还是由通用变频器自身的原因引起的。区别后就能缩小故障查找的范围，以利于快速排除故障。在外观看不出明显的故障痕迹的前提下，我们先将通用变频器连接到电机的电缆拆下，分别检查通用变频器和电机，同时断开通用变频器所有连接的外部控制信号电路。

2.3 变频器过压欠压保护动作

由于电网电压有时不太稳定，会出现一定的波动，在这种情况下变频器有时还会出现过压欠压保护动作。这种情况下就通过增大供电变压器容量或改善电网质量来避免。另外，由于变频器驱动大惯性负载，一是将减速时间参数设置长一些，或增大制动电阻，或增加制动单元；二是将变频器的停止方式设置为自由停车。还有一种情况是变频器整流部分损坏或检测电路老化或受潮而引起故障报警，这时则找出其电压检测电路及检测点，更换损坏的器件。

2.4 变频器的谐波干扰

变频器的主电路一般为交-直-交组成，外部输入380V、50Hz的工频电源，经三相不可控整桥路，整流成直流电压电能，经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的交流电能。在整流回路中，输入电流的波形为不规则的波形，波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波，其中的高次谐波将干扰输入供电系统。在逆变输出回路中，输出电流信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形，对于GTR大功率逆变元件，其PWM的载波频率为2～3kHz，而IGBT大功率逆变元件的PWM最高载频可达15kHz。同样，输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波，而高次谐波电流对负载直接干扰。另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射，干扰邻近电气设备。
一般来讲，变频器对容量大的配电系统影响不是十分明显，但是对于系统容量小的系统，谐波产生的干扰就不可忽视。抑制谐波我们的基本技术思路有三种，一是装设谐波补偿装置来抑制、减小谐波的产生，二是对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波，且功率因数可控制为1，三是在配电网络中采源于：大学生毕业论文范文www.7ctime.com
用适当的措施来抑制谐波，日常维修中我们一般通过安装适当的DC电抗器、装设有源电力滤波器、采用多相脉冲整流、使用滤波模块组件、开发新型的变流器等几种方法来改变谐波的影响。

2.5 变频器输出接线故障报警，无法起动

2011年12月，港东污水处理厂污泥脱水间一台ABB ACS550的变频器在运行中因为误操作被停止运行，随后立即起动无效，变频器显示“OUTPUT WIRING,输出接线故障”，故障代码为“35”。这个代码表示当传动停止时，该故障代码监测着传动输入功率电缆和输出功率电流的正确连接。我们将变频器和电机间的动力电缆拆下，测量电缆绝缘正常，重新连接变频器和电机间的动力电缆，起动变频器，仍然显示“OUTPUT WIRING,输出接线故障”。使用参数3023WIRING FAULT禁止该项故障检查功能，变频器起论文导读：
动正常。
产生这种故障的原因是输入功率电缆的电容较大而出现的接地故障误报。如果输入功率电缆是三角形连接，而且输入功率电缆的电容较大，就有可能出现接地故障误报的情况，使用常用参数3023可以禁止该故障检测功能。

2.6 变频器内散热板温度过高报警

引起这种报警的直接原因是变频器背面的散热板的温度超过了变频器散热板温度的保护值产生报警。间接原因一是电路板上温度检测电路损坏导致报警或电路板上温度检测电路误动作导致报警；二是所变频器拖动的负载过大，致使功率模块电流过大，温升过高引起散热板温度过高产生报警；三是冷却风扇运转不正常，致使冷却通风不畅，散热板因散热不好温度过高产生报警，或冷却风扇监视电路动作产生报警；四是散热板的通风通道堵塞，致使冷却通风不畅，散热板因散热不好温度过高产生报警；五是环境温度过高，致使散热板因散热不好温度过高产生报警。变频调速系统安装位置大多数是野外，降雨、结露、潮湿、冰冻、灰尘、昆虫、小动物都会对变频器造成严重损害，同时还为了防盗，目前大多数现场采用的办法是双层、防水防尘配电柜来解决上述问题。这样基本上能解决野外恶劣环境的影响，但是同时造成散热不良的问题，为保证正常工作，需要在变频器容量的选择上充分考虑。