油田变频器常见故障的分析与处理方法

作为一种有效的变频调速控制系统，是一种可用于控制变速交流异步电动机的新型节电技术，它具有机构简单，稳定可靠，无级调速，且调速范围宽，故障率低，启动电流小，正反转容易可实现软启动，软停止，起动转矩大等优点。它能使转行的机械变速面貌大为改善，在用于风机、水、油泵和抽油机等变负载情况下其节能效果尤为显著，已成为目前国内各油田重要的节能控制设备。以胜利油田孤东采油厂为例，全厂在用的各种节能变频控制设备已达1000余台，主用用各种泵类（离心泵、往复泵、柱塞泵、单螺杆泵、双螺杆泵等）、风机类（加热炉和锅炉进风量的控制）、抽油机类、压缩机、油井电加热管、油井电加热杆以及中央空调系统等，几乎覆盖油田生产所有需要调速控制的各个生产领域。

    变频调速控制系统是一种利用半导体电力变流器对交流电动机进行变频调速控制的交流调速系统，其特点是优越于直流传动控制系统，在很多场合中都被作为首选的传动方案，现代变频调速基本都采用16位或32位单片机作为控制核心，从而实现全数字化控制，调速性能与直流调速基本相近，但使用时，其维护工作要比直流复杂，一旦发生故障，企业的普通人员就很难处理。因此，如何正确及时地排除变频器使用过程发生的故障问题，成为一项重要的研究课题。

    笔者结合自己多年来从事变频器现场维护维修的工作实践，针对油田变频器使用过程中遇到的一些故障问题，谈一谈油田变频器常见故障的分析与处理方法。

    2油田变频器常见故障

    油田生产由于处于特殊的生产环境，不少变频调速控制长期工作在野外或简易房内，变频器的工作环境相对较差，对变频器的运行可靠性提出了更高的要求。常见故障一般有：参数设置类故障、过压类故障、过流类故障、过载类故障、欠压类故障、过热类故障、输出不平衡类故障、外围控制电路器件故障以及其它类故障等。

    3故障处理

    3.1参数设置类故障

    在使用过程中变频器能否满足用户系统的要求，其参数设置非常重要，如果参数设置不正确，变频器便不能正常工作。

    3.1.1变频器的参数设置

    变频器生产厂在进行变频器出厂调试时，对变频器的每一个参数都设有一个默认值，这些默认参数值一般被称作工厂值。当用户使用的变频器是在这些参数值下工作时，则用户能以面板操作方式使变频器正常运行。但是，实际情况往往是面板操作并不能完全满足大多数用户传动系统的要求。所以，用户在正确使用变频器之前，必须要对变频器参数的默认值进行如下几个方面的辨识和重新设置：

    （1）确认电机的功率、电流、电压、转速、最大频率等参数（这些参数可以从电机铭牌中查得）是否与默认值相符，如果不符时则要对默认值进行重新设置；

    （2）确认变频器采取的控制方式（即速度控制、转矩控制、pid控制或其他控制方式）后，一般还需要根据控制精度进行静态或动态辨识；

    （3）设定变频器的启动方式，一般变频器在出厂调试时设定为面板启动，用户可以根据实际情况选择自己的启动方式，可以用面板、外部端子、通讯等方式；

    （4）给定信号的选择，一般变频器的频率给定也可以有多种方式，面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定等，当然对于变频器的频率给定也可以是这几种方式的一种或几种方式的综和。

    当正确设置以上参数之后，变频器基本上能正常工作，如要获得更好的控制效果则只能根据实际情况修改相关参数。

    3.1.2变频器参数设置类故障的处理

    一旦发生了参数设置类故障时，变频器都不能正常运行，这时可根据产品说明书对参数设置进行修改。如果修改后仍不行，则最好是把所有参数恢复到出厂值，然后按上述步骤重新设置，注意每一个公司的变频器其参数恢复方式也不尽相同。

    3.2过压类故障

    变频器在运行过程中发生的过电压主要集中在直流母线上。正常情况下，变频器直流电为三相全波整流后的平均值。当变频器的输入电压为三相380v的市电时，则整流电压的平均值ud=1.35×380=513v。而变频器在设计时都规定了其容许承受的最高直流电压值，当电压超过这个值时变频器很可能被损坏，为此变频器都设有过电压保护环节。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上至760v左右时，过电压保护将动作使变频器停机。因此，变频器来说，都有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时很可能损坏变频器，常见的过电压有两类。

    3.2.1输入交流过压

    这种情况是指输入电压超过正常范围，一般发生在节假日负载较轻，电压升高或降低而线路出现故障，此时最好断开电源，检查、处理。

    3.2.2发电类过电压

    这种情况出现的概率较高，主要是电机的同步转速比实际转速还高，使电动机处于发电状态，而变频器又没有安装制动单元，有两起情况可以引起这一故障。在使用的场合来看，由于抽油机在下行过程中存在发电现象，如果变频器的再生制动单元功能出现故障，就会出现此类故障，而造成抽油机无法正常运行。因此，抽油机用变频控制系统多数采用能量回馈型的变频器。

    （1）当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间设的比较小，在减速过程中，变频器输出的速度比较快，而负载靠本身阻力减速比较慢，使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高，电动机处于发电状态，而变频器没有能量回馈单元，因而变频器支流直流回路电压升高，超出保护值，出现故障，而纸机中经常发生在干燥部分，处理这种故障可以增加再生制动单元，或者修改变频器参数，把变频器减速时间设的长一些。增加再生制动单元功能包括能量消耗型，并联直流母线吸收型、能量回馈型。能量消耗型在变频器直流回路中并联一个制动电阻，通过检测直流母线电压来控制功率管的通断。并联直流母线吸收型使用在多电机传动系统，这种系统往往有一台或几台电机经常工作于发电状态，产生再生能量，这些能量通过并联母线被处于电动状态的电机吸收。能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的，当有再生能量产生时可逆变流器就将再生能量回馈给电网。

    （2）多个电动施动同一个负载时，也可能出现这一故障，主要由于没有负荷分配引起的。