(洛陽三隆安裝檢修有限公司,河南 洛陽 471012)
變頻器在石化行業(yè)的應(yīng)用及常見故障處理
姚守龍
(洛陽三隆安裝檢修有限公司,河南 洛陽 471012)
變頻器是我國石化企業(yè)技術(shù)改造、節(jié)能降耗的一種理想設(shè)備,變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域,有利于延長機械設(shè)備的使用壽命,實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。但針對變頻器的一些常見故障問題,如過壓故障、參數(shù)故障、過載故障等,需要及時處理,進而保證正常的生產(chǎn)運行。
變頻器;石油化工;技術(shù)應(yīng)用;故障處理
1.1 變頻器應(yīng)用于鉆機。石油鉆井中應(yīng)用的鉆井設(shè)備主要包括絞車、泥漿泵、轉(zhuǎn)盤等,其中絞車用于完成起落井架、放置套管及鉆桿等工序。隨著鉆井的深入開展,鉆具的長度、重量都會不斷增加,由此給絞車帶來愈發(fā)沉重的負荷,作業(yè)時間也會相應(yīng)增長??梢姡WC絞車的高速、平穩(wěn)運行以及鉆井設(shè)備不受損壞,是提高鉆井工作效率、降低成本的關(guān)鍵所在。因此,為鉆井設(shè)備配備電頻器,有利于提升鉆井器具的效率,使其保持良好的運行狀態(tài),節(jié)能減排。
1.2 變頻器應(yīng)用于抽油機。目前,石油化工行業(yè)中的抽油機設(shè)備以游梁式抽油機較為常用,這種抽油機操作便捷,安全性高,一般配有平衡塊以減小設(shè)備上下沖程負荷所引起的波動。當抽油機自由停車后再啟動,其電機負荷處于峰值,此時要求電機的啟動轉(zhuǎn)矩足夠大。為了達到這一點,電機需要保證在正常運轉(zhuǎn)時負荷率低下,但這樣就會造成電機效率低,相應(yīng)的耗電量增長,導(dǎo)致嚴重的資源浪費。理想做法是選用實際負荷小于抽取量的電機,不過這種做法的弊端也較明顯:電機不間斷的運行可致設(shè)備損耗大、噪聲大;抽油機排量過剩而形成無功抽取,進而引發(fā)空抽、氣鎖、井噴、設(shè)備損壞等問題。在此種情況下,采用變頻調(diào)速控制方法可以使抽油機脫離低效做功的工作狀態(tài),避免無效抽取,提高工作效率,減少電能的浪費。
1.3 變頻器應(yīng)用于潛油電泵。潛油電泵采油方式具有效率高、排量大等特點,廣泛應(yīng)用于油田開發(fā)領(lǐng)域中。但是我國的復(fù)雜斷塊油田在油井類型中占有一定比例,針對油水井的復(fù)雜井況,一些潛油電泵井可能出現(xiàn)供液不足的問題,潛油電泵的正常生產(chǎn)將受到影響,設(shè)備的使用壽命也會被削減。而在潛油電泵中引入變頻技術(shù),通過控制和改變電源的頻率,調(diào)試電機的運轉(zhuǎn)和電泵排量,可以使泵的工作狀態(tài)與油井產(chǎn)能相匹配,保證電泵井的正常生產(chǎn),延長設(shè)備壽命,減少井下故障的發(fā)生。
1.4 變頻器應(yīng)用于煉油。機泵的應(yīng)用在煉油過程中處于核心地位,由于物流輸送量大,機泵的耗電量之大也是可想而知的。但是,在機泵的耗損功率中,被工藝物流吸收而能做有用功的比例卻非常小,其很大一部分是用于泵出口閥壓降和調(diào)節(jié)閥節(jié)流控制壓降的消耗上。于是,機泵節(jié)能便成為首要的問題。而變頻器的有效應(yīng)用,實現(xiàn)了機泵控制與實際負荷相符,進而阻力降低,系統(tǒng)的工作效率得到提升。
2.1 過壓故障。變頻器在一定的電壓范圍內(nèi)可以正常工作,當電壓超過這個范圍時就會出現(xiàn)過壓類故障,導(dǎo)致變頻器損壞,主要包括以下兩種情況。首先,輸入交流過電壓。即輸入的電壓超過了正常范圍,當線路負載較輕的一段時間過后,突然電壓升高或者線路出現(xiàn)了故障,即可導(dǎo)致問題發(fā)生。此時應(yīng)先斷開電源,檢查處理后再重新送電啟動。其次,發(fā)電狀態(tài)下過電壓。這種情況發(fā)生率較高,是指電動機的實際轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速,而使未安裝制動單元的變頻器處于發(fā)電狀態(tài)中,由此引發(fā)事故,多有兩種表現(xiàn)形式。一是多個電動機拖動同一負載時發(fā)生故障。使用多個電動機時,當其中一臺電動機拖動負載的實際轉(zhuǎn)速高于其它電動機的轉(zhuǎn)速,那么轉(zhuǎn)速低的電動機處于發(fā)電狀態(tài),而轉(zhuǎn)速高的則相當于原動機,故障由此發(fā)生。其故障原因在于未能分配好負荷,所以在處理時,需要對負荷分配加強控制。二是變頻器在拖動大的負荷時,其輸出的速度較快,而負荷本身減速較慢,這會使負荷拖動電動機的轉(zhuǎn)速高于變頻器輸出時的轉(zhuǎn)速,因而電動機處于發(fā)電狀態(tài),而變頻器因直流回路電壓升高而引發(fā)故障。處理時,需要修改變頻器的參數(shù)、設(shè)置延長其減速的時間,或者增加再生制動單元。
2.2 參數(shù)故障。變頻器的參數(shù)很關(guān)鍵,如果參數(shù)設(shè)置得不正確、不合理,就無法滿足傳動系數(shù)的要求,導(dǎo)致變頻器無法正常工作。變頻器的參數(shù)一般在出廠時就已經(jīng)設(shè)置好,如果這些默認值不能滿足用戶的實際需求,用戶可以針對變頻器參數(shù)進行如下操作:確認電機的功率、電壓、最大頻率等參數(shù);明確變頻器的控制方式,如轉(zhuǎn)矩控制、速度控制等;設(shè)定啟動方式,如控制面板、通訊方式、外部端子等種類;選擇頻率給定的方式,如面板給定、通訊方式給定、外部電流給定等,可以是一種或者多種。當以上各參數(shù)設(shè)置完成后,變頻器就大致可以正常工作,也可以根據(jù)實際情況再次修改參數(shù)。當變頻器發(fā)生參數(shù)故障時,需要進行正確修改以保證變頻器繼續(xù)正常運行,如果仍然無法解決問題,應(yīng)當將所有參數(shù)恢復(fù)至默認值,再依據(jù)實際所需及注意事項進行重新設(shè)置。
2.3 過載故障。機電器過載和變頻過載是變頻器過載故障的兩種主要形式,直流制動量過大、加速時間不足、電壓低等原因,都有可能造成變頻器過載事故的發(fā)生。處理時,需要根據(jù)情況采取相應(yīng)措施,如延長設(shè)備加速的時間、調(diào)高電壓、保證制動的時間等。如果因機械潤滑性差引起負荷過大,而致過載事故發(fā)生,需要對機械設(shè)備進行檢修;如因負荷本身太大而致變頻器和電機無法應(yīng)對,則需要更換大功率的變頻器及電機。
石油化工行業(yè)關(guān)系到我國的國計民生,而變頻器作為一種智能控制電源,在石化領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用,推廣應(yīng)用價值較高。不過,雖然目前變頻器技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟,但在實際生產(chǎn)中仍然存在著一些常見問題,如過壓故障、參數(shù)故障、過載故障等。針對這些問題找準病因,及時采取有效措施,有利于推動石化機械設(shè)備的技術(shù)進步,增產(chǎn)與節(jié)能同步,進而更好地實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益。
[1]胡立錦.變頻器在石化企業(yè)成品油發(fā)油系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電機與控制應(yīng)用,2011, 38(4).
[2]胡文彪,夏立,吳正國.感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子故障特征在交直交變頻器中的傳播[J].振動、測試與診斷,2010,(04):418-421.
[3]張新燕.變頻器在石油化工生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2012,(23).
TN77
A