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(fēng)機、水泵的應用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機械在設計配用動(dòng)力驅動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量。當電機不能在滿(mǎn)負荷下運行時(shí)，除達到動(dòng)力驅動(dòng)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(fēng)機、泵類(lèi)等設備傳統的調速方法是通過(guò)調節入口或出口的擋板、閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調節給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門(mén)的截流過(guò)程中。當使用變頻調速時(shí)，如果流量要求減小，通過(guò)降低泵或風(fēng)機的轉速即可滿(mǎn)足要求。

　　由流體力學(xué)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(shí)，轉速N可成比例的下降，而此時(shí)軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關(guān)系。所隊當所要求的流量Q減少時(shí)，可調節變頻器輸出頻率使電動(dòng)機轉速n按比例降低。這時(shí)，電動(dòng)機的功率P將按三次方關(guān)系大幅度地降低，比調節擋板、閥門(mén)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(shí)，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(shí)，其耗電量為6.875千瓦，省電87.5％。

　　2、功率因數補償節能

　　無(wú)功功率不但增加線(xiàn)損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無(wú)功電能消耗在線(xiàn)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(wú)功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。

　　3、軟啟動(dòng)節能

　　電機硬啟動(dòng)對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會(huì )對電網(wǎng)容量要求過(guò)高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對擋板和閥門(mén)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(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開(kāi)始，最大值也不超過(guò)額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長(cháng)了設備和閥門(mén)的使用壽命。節省了設備的維護費用。
　　二、孤東采油廠(chǎng)變頻器在用情況

　　目前孤東采油廠(chǎng)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(mén)子。目前國產(chǎn)變頻在控制技術(shù)和功能上，已取得了顯著(zhù)的進(jìn)步和成就，所以近兩年來(lái)油廠(chǎng)國產(chǎn)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(wèn)題 

　　孤東采油廠(chǎng)技術(shù)質(zhì)量監督站自2005年開(kāi)展了變頻器維修工作，先后組織了現場(chǎng)維修150臺次，總功率達到5800千瓦。從維修情況來(lái)看，變頻器發(fā)生故障或損壞的特征，一般可分為兩類(lèi)：一種是在運行中頻繁出現的自動(dòng)停機現象，并伴隨著(zhù)一定的故障顯示代碼，其處理措施可根據隨機說(shuō)明書(shū)上提供的指導方法，進(jìn)行處理和解決。這類(lèi)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(mǎn)足變頻器使用要求所產(chǎn)生的一種保護動(dòng)作現象；另一類(lèi)是由于使用環(huán)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(fā)故障（嚴重時(shí)，會(huì )出現打火、爆炸等異?，F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(fēng)扇故障。風(fēng)扇屬于易損件，工作壽命在2—5年，但是因為變頻器種類(lèi)繁多，功率大小不同所以?xún)炔恐绷黠L(fēng)扇額定電流不同而不通用，部分風(fēng)扇損壞后因為缺乏備件無(wú)法及時(shí)更換。

　　3、變頻器外圍控制器件故障。變頻柜內變頻器本身無(wú)故障，但外部控制電路系統發(fā)生故障。由于使用年限較長(cháng)，且控制電路又比較復雜，既沒(méi)有電路圖，又沒(méi)有線(xiàn)號，線(xiàn)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(guò)于狹窄，散熱通風(fēng)效果差，導致散熱不良。部分變頻器工作環(huán)境比較惡劣，風(fēng)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(fēng)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(fēng)扇損壞后，沒(méi)有及時(shí)更換，造成散熱不良，造成變頻器工作穩定性差、老化加劇、過(guò)熱報警頻發(fā)等現象發(fā)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(guò)程中不能及時(shí)發(fā)現問(wèn)題。

　　6、“小馬拉大車(chē)”問(wèn)題。由于當時(shí)投產(chǎn)設計時(shí)的工作條件下限制，設計安裝時(shí)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(zhù)工藝生產(chǎn)條件的變化，出現“小馬拉大車(chē)”問(wèn)題，造成變頻器不能正常運行。如一號聯(lián)水外
輸、三號聯(lián)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(huán)境不合理，將容易造成變頻器誤動(dòng)作及發(fā)生故障，或者無(wú)法滿(mǎn)足預期的運行效果。為防患于未然，事先對故障原因進(jìn)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(jìn)入故障的高發(fā)期，經(jīng)常會(huì )出現元器件燒壞、失效、保護功能頻繁動(dòng)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?chē)嬖诟蓴_源，它們將通過(guò)輻射或電源線(xiàn)侵入變頻器的內部，引起控制回路誤動(dòng)作，造成工作不正?；蛲C，嚴重時(shí)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(xiàn)距離，并使其與主線(xiàn)路分離；二是變頻器接地端子應按規定進(jìn)行，不能同電焊、動(dòng)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(jìn)線(xiàn)引入干擾。

　　2、環(huán)境問(wèn)題造成的故障

　　變頻器屬于電子器件裝置，在其規格書(shū)中有詳細安裝使用環(huán)境的要求。振動(dòng)是對電子器件造成機械損傷的主要原因，對于振動(dòng)沖擊較大的場(chǎng)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(huán)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(fēng)扇是非常必要的。目前采油廠(chǎng)在用變頻器的冷卻風(fēng)扇損壞比較嚴重，而且部分變頻工作環(huán)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(guò)熱報警。

　　3、參數設置及設備引起的故障

　　故障主要發(fā)生在注聚泵用低壓變頻器，故障主要表現為起動(dòng)時(shí)并不立即跳閘，而是在運行過(guò)程中跳閘?？赡艿脑蛴校?
　?。?）泵工作狀態(tài)不穩定； 

　?。?）管線(xiàn)壓力過(guò)大； 

　?。?）升速時(shí)間設定太短； 

　?。?）降速時(shí)間設定太短； 

　?。?）轉矩補償設定較大； 

　?。?）引起低速時(shí)空載電流過(guò)大； 

　?。?）電子熱繼電器整定不當，動(dòng)作電流設定得太小、引起誤動(dòng)作。

　　4、主板及主電路的故障

　　由于使用年限較長(cháng)和一些突發(fā)原因，而造成主板及主電路損林，此類(lèi)故障發(fā)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； 

　?。?）充電電阻損壞； 

　?。?）逆變器模塊燒壞； 

　?。?）濾波電容的損壞； 

　?。?）主板、電源板損壞。 

　　5、維護不當造成的故障

　　大部分變頻器過(guò)熱報警故障，除了冷卻系統風(fēng)扇損壞的原因外，還有一個(gè)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(diǎn)建議

　　l、規范變頻設備進(jìn)入渠道，建立準入制度。
　　目前孤東采油廠(chǎng)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(jìn)入渠道，建立市場(chǎng)準入制度減少引進(jìn)變頻器的品牌種類(lèi)，降低后期維護、維修成本。

　?。?）限定品牌范圍

　　限定品牌范圍，如近年來(lái)在孤東采油廠(chǎng)內出觀(guān)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。

　?。?）規范引入渠道

　　規范引入渠道，對引入設備的廠(chǎng)家技術(shù)力量售后服務(wù)進(jìn)行考察，對新引入變頻設備驗收時(shí)要求資料配備完整，包括線(xiàn)路圖、說(shuō)明書(shū)等，便于以后出現故障進(jìn)行維護。

　　2、建立變頻器日常保養制度

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

　?。?）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(fā)現故障隱患。變頻器如發(fā)生故障跳閘，務(wù)必記錄故障代碼和跳閘時(shí)變頻器的運行工況，以便具體分祈故障原因。

　?。?）變頻器日常檢查：

　　每?jì)芍苓M(jìn)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(huán)境溫度，散熱器溫度；察看變頻器有無(wú)異常振動(dòng)，聲響，風(fēng)扇是否運轉正常。

　?。?）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(fēng)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(shí)要仔細檢查變頻器，察看變頻器內有無(wú)發(fā)熱變色部位，阻尼電阻有無(wú)開(kāi)裂現象，電解電容有無(wú)膨脹漏液防爆孔突出等現象，PCB板有否異常，有沒(méi)有發(fā)熱燒黃部位。

　　3、加強培訓

　?。?）對變頻設備操作、管理人員進(jìn)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。

　?。?）對變頻器維修人員進(jìn)行系統的培訓，以便今后更好地開(kāi)展維修工作。