油田生產中變頻器的應用現狀及常見故障

馬雙

摘 要 變頻調速控制系統在油田生產中發揮重要作用。文章介紹了變頻器在油田的應用現狀，對變頻器在使用過程中常見故障進行了總結，對幾種常見的故障提出了相應的處理方法。

【關鍵詞】變頻器 應用現狀 故障 處理方法

變頻器在油田應用廣泛，其應用領域主要有各種抽油機、泵類（離心泵、往復泵、單螺桿泵、柱塞泵），各種控制加熱爐和鍋爐進風量的風機類，各種油井加熱裝置及空調系統等。變頻器具有結構簡單、運行穩定、無極調速、故障率低、軟啟動、沖擊電流小等特點，在各種油泵、風機、抽油機等油田生產設備控制中節能效果好，是油田重要的節能控制系統。因此，了解變頻器在油田的應用現狀，對變頻器使用過程中常見故障進行總結，分析相應的故障處理方法具有重要意義。

1 變頻器在油田應用現狀

變頻器控制系統在油田生產中使用較為普遍，其組成主要有傳感器、變送器、調節器、控制器、變頻器、電動機等組成。變頻器有開環和閉環兩種控制方式，開環式控制系統相對較簡單，使用傳感器監測被控參量，然后通過手動方式調整變頻器，從而改變電動機工作狀態。閉環控制系統相對復雜，通過傳感器用來監測溫度、壓力、流量、液位等參量，將傳感器信號轉換成電信號，變送器接受到傳感器信號后，轉換成4～20毫安的電流信號或者0～10伏的電壓信號，作為調解器的控制信號。調節器和控制器擁有數字量和模擬量的輸入端和輸出端，具有數據計算、邏輯分析和判斷的功能，通過軟件控制系統能夠實現PID或模糊控制，能夠控制電動機進行調頻和工頻切換等。

目前，在油田生產中，變頻器控制系統的開環控制系統主要用于機械采油、注聚等系統。閉環控制系統大部分用于原油外輸、污水反沖等系統。采油一廠各類變頻器達上千臺，經統計，投入使用的變頻器占總數的百分之八十以上，這些投產的變頻器中部分變頻器和電動機功率匹配不合理，表現在大功率變頻器匹配小功率電動機的“大馬拉小車”的情況，還有少部分小功率變頻器無法拖動大功率電動機的情況。未投入使用的變頻器大多是因為工況不合適、停產或出現故障需要修理等原因。

2 變頻器常見故障分析

油田生產大多處于野外偏僻的環境，工作條件差，變頻器長期處于野外簡陋環境，容易出現各種故障，常見的有以下幾種。

2.1 變頻器參數設置故障

變頻器在生產調試時，每一個參數都有一個默認值，這個默認值稱為出廠值，只有在這個默認值的條件下，變頻器才能正常運行和操作，但在實際工作中，變頻器面板操作不能滿足使用需求，需要對默認值進行重新設置，才能滿足使用要求，這類參數設置不正確導致不能正常工作的情況稱為參數設置故障。

2.2 變頻器過流故障

過流故障是變頻器最常見的故障類型，其故障形式主要表現為：

（1）變頻器重啟，速度變高后就出現跳閘現象，造成這種情況的原因可能是出現短路、機械部位卡住、模塊損壞或電動機轉矩偏小。

（2）通電就出現跳閘現象，可能原因是驅動電路損壞、模塊損壞等。

（3）啟動后正常工作，加速時跳閘。可能的原因是加速時間、電流上限等參數設置不正確。

2.3 變頻器過壓故障

變頻器在設計是規定了其最大能承受的電壓，超過這個電壓，變頻器可能會損壞，因此變頻器都設置有過壓保護功能，當電壓超過規定電壓時，變頻器就停機。造成過壓的原因有輸入交流電源過壓和發電類過壓，其中發電類過壓較為常見，這種情況常出現在抽油機下行過程中，由于變頻器再生制動單元功能出現故障，使得電機的同步轉速高于實際轉速，電動機出現發電現象，導致變頻器過壓。

2.4 變頻器欠過壓故障

當變頻器電源輸入部分出現問題時，容易出現欠過壓的情況，需要檢查相應故障部位。

2.5 變頻器過載故障

在實際生產中變頻器出現過載情況也較為常見。出現過載時首先要分析是變頻器過載還是電動機過載，通常只要變頻器參數設置合理，電動機不容易出現過載現象，變頻器出現過載的可能性較大。

3 變頻器常見故障處理方法

（1）變頻器參數設置故障處理方法。變頻器出現參數設置故障時，首先檢查電機的功率、電流、電壓、轉速等參數是否與默認值符合，不符合需要重新設置相關參數。其次要檢查變頻器的控制方式，要根據實際情況選擇合適的控制方式。還要檢查變頻器的啟動方式，使啟動方式適應實際生產情況。最后要選擇適宜的頻率給定方式。

（2）變頻器過流故障處理方法。造成變頻器過流的原因可能是加速時間過短、負載出現突變、負荷分配不均勻、輸出短路等，相應的可采取延長加速時間、減小負載波動、重新分配負荷、檢查電路情況等措施。

（3）變頻器過壓故障處理方法。變頻器出現過壓時，針對過壓不同原因需要采取不同處理方法。能量消耗型的變頻器出現過壓通常需要在直流回路中并聯一個制動電阻，防止直流電壓的上升。對于能量回饋型的變頻器，通常能夠完全利用好再生能量。出現過載時，要檢查電壓抑制單元是否有損壞和過壓保護設定值是否合適。

（4）變頻器欠過壓故障處理方法。出現欠過壓故障時，要檢查電源輸入部分的整流橋、主回路接觸器及電壓檢測電路等是否有損壞。

（5）變頻器過載故障。針對造成變頻器過載的原因如加速時間太短、直流制動量過大、電網電壓太低、電機負載過大等，需要采取延長加速時間、延長制動時間、檢測電網電壓是否過低、更換大功率電機或者變頻器等措施。

4 結束語

變頻器在油田生產中發揮重要作用，要做好變頻器的維護和保養工作，除了要掌握變頻器的基本操作、維護、管理等基本知識外，還要熟悉變頻器的控制電路原理，了解變頻器常見故障類型及處理方法，由此才能提升變頻器使用效率，保障油田生產順利進行。

參考文獻

[1]蔡本發.變頻器調試與故障處理方法[J].變頻器世界，2007（02）：93-96.

[2]朱益飛.變頻器常見故障及預防措施[J].變頻器世界，2008（05）：106-109.

作者單位

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