淺析中壓變頻器在管道輸油工業生產中的維護意義

（中國石油管道加格達奇輸油氣分公司，黑龍江 加格達奇 165000）

1 變頻器的原理及作用

1.1 變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT 的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、調速的目的，變頻器具有過流、過壓、過載保護功能，能夠實現對電機的保護作用。

變頻器通常分為4 部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。

（1）整流單元：將工作頻率固定的交流電轉換為直流電。（2）高容量電容：存儲轉換后的電能。（3）逆變器：由大功率開關晶體管陣列組成電子開關，將直流電轉化成不同頻率、寬度、幅度的方波。（4）控制器：按設定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅動交流電動機。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。泵類設備傳統的調速方法是通過調節入口或出口的擋板、閥門開度來調節給油量，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，通過降低泵的轉速即可滿足要求。

1.2 變頻器頻率f 與電壓e、電機轉速n 的關系

（1）公式 e=4.44kfnΦ；f=電機頻率，N=每相繞組匝數，Φ=電氣隙磁，K=與繞組有關的常數。

通過公式可以看出電壓和頻率成比例變化。

（2）公式 n=60 f(1-s)/p；f=電機供電頻率，s=(n1-n)/n1 轉差率，p=電機極對數）

通過公式可以看出頻率和轉速成比例變化。

1.3 應用變頻器可以延長電機及其他設備的壽命，降低維護成本

采用直接起動時，起動電流為額定電流6～7 倍，因此，將產生機械電氣上的沖擊。采用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2～1.5 倍，起動轉矩為70%～120%額定轉矩。機械轉速降低，有效降低機械磨損。

2 變頻器在管道輸油工業生產中發揮的作用

2.1 變頻器帶動電機啟動時，輸油管線管線壓力變化更加平穩。

2.2 輸油管線壓力等被控量調節更及時，準確。

2.3 應用變頻啟動能夠減少輸油泵的水擊效應，進而對管道的平穩運行，輸油泵和閥門的保護都有重要的意義。

3 變頻器對環境的要求

3.1 變頻器對溫度要求

變頻器內部檢測溫度的元件位于變壓器的鐵心內部，溫度到達130℃變頻器發出報警，達到150℃并且延遲30 秒變頻器就發出故障，同時跳上級的高壓開關。

在變頻器功率單元柜內的每個功率單元上有一個測溫元件，安裝IGBT 下面的散熱器上，當散熱器溫度到達80℃是，相應的功率單元發出報警，當散熱器溫度達到88℃時，此功率單元發出故障，在沒有安裝旁路系統的情況下，變頻器停止運行。

在通風良好的情況下：

變頻器要求環境溫度在0-40℃,根據經驗最佳溫度應保持在25℃，如果環境溫度超過40℃，那么變頻器內部功率單元散熱器的溫度將可能超過溫度閾值。如果環境溫度低于0℃，那么變頻器內部的問題將會低于0℃，這樣可能造成變頻器無法開機，變頻器會報出功率單元過壓故障。

在變頻器功率提高的情況下，發熱量按電流的平方增大，所以變頻器溫度的變化要控制，能夠散熱，可以通過室內與室外的通風系統進行散熱，或者室內加裝空調降溫。在通風不好的情況下，即使環境溫度沒有超過40℃，但是變頻器內部溫度也可能超溫報警，所以保持良好的通風是非常重要的。

3.2 變頻器對粉塵的要求

粉塵污染：<100 微米@6.5 毫克/立方英尺，應避免碳粉、金屬顆粒、硫化物等導電性、腐蝕性粉塵。

(1)由于變頻器房間是外循環,那么灰塵不可避免的進入變頻器內部，并且在內部累積，對于存在的導電灰塵，那么會造成線路板元器件短路損壞，從而使變頻器出現故障。

(2)這些灰塵也會在變頻器的濾網上積累，長期作用，影響通風并影響變頻器的散熱，危害甚大。

3.3 變頻器對運行環境濕度的要求

(1)運行時最大95%，無冷凝（貯存時小于70%），潮氣進入變頻器變壓器內部，形成凝露，會影響變壓器的絕緣。

(2)潮氣如果進入變頻器的功率單元柜內部，與內部的灰塵混合，形成結塊，使線路板短路損壞，并影響其散熱。

3.4 變頻器通風系統分為內循環和外循環

內循環是變頻器室內的空氣進入變頻器內進行循環帶走變頻器內部熱量。外循環為室內有與外界通風的通道，通過室外的空氣進入變頻器，吸收變頻器發出的熱量，實現散熱，但室外循環受外界環境的影響較大，對變頻器的安全運行產生不利的因數。若在建設過程中室內與室外的通風孔過小，還可能造成變頻室內負壓問題，進風小于出風量，對風機的運行也不利。

室內循環能夠對變頻器運行起到良好的環境條件，室內清潔，干燥，能夠認為控制變頻器的運行環境。

4 變頻器日常維護的重要意義

4.1 經常檢查室內溫度，通風情況，保持室內的溫度達到變頻器運行溫度的要求。

4.2 室內保持清潔干燥，濕度較低，可以通過加熱器、干燥劑來實現。

4.3 經常檢查變頻器是否有異常聲響，異味，柜體是否發熱。排風口是否有異味。

4.4 定期清洗過濾網，過濾網清潔，可以保證變頻器進風口通暢，能夠更好的吸附灰塵。

結語

可見變頻器的日常維護對變頻器的安全運行起到重要的作用，注重變頻器的維護，好的運行維護環境，才能保證變頻器的安全運行，讓其發揮工業生產中的高效作用。

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