陳淑偉　陳興玉　賈虎

【摘 要】隨著電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器應(yīng)用越來越廣泛。變頻器在控制油氣生產(chǎn)過程，調(diào)節(jié)生產(chǎn)參數(shù)方面起著相當(dāng)重要的作用。近幾年新建油氣集輸聯(lián)合站自動(dòng)化程度越來越高，極大方便了現(xiàn)場(chǎng)管理，但也給聯(lián)合站投產(chǎn)運(yùn)行帶來了一些新的問題，如何有效解決這些問題，事關(guān)到了新場(chǎng)站的順利投產(chǎn)運(yùn)行。本文以哈薩克斯坦Sgiz油區(qū)Taskuduk中心處理站脫鹽提升泵變頻控制線路改造為例，探討了如何有效進(jìn)行變頻控制線路改造，以達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求。

【關(guān)鍵詞】變頻控制；線路改造

1.基本情況分析

哈薩克斯坦Sagiz油區(qū)Taskuduk中心處理站4臺(tái)電脫鹽器配置了3臺(tái)脫鹽提升泵，3臺(tái)電脫鹽提升泵為同型號(hào)的臥式單螺桿泵，介質(zhì)入口溫度50℃～65℃，出口壓力0.6MPa，額定排量50m3/h，防爆電機(jī)功率30kw，是油氣處理過程中的重要?jiǎng)恿υO(shè)備。脫鹽提升泵兩用一備，由兩臺(tái)變頻器控制。兩臺(tái)變頻器的變頻調(diào)速連接至中控電腦，其中1#變頻器控制1#提升泵轉(zhuǎn)速（一拖一），2#變頻器控制2#、3#提升泵轉(zhuǎn)速（一拖二），現(xiàn)場(chǎng)由泵房內(nèi)的1#、2#、3#操作柱對(duì)應(yīng)控制，實(shí)現(xiàn)‘就地啟動(dòng)/停止功能，設(shè)計(jì)圖紙見圖1。

在投產(chǎn)前電氣設(shè)備調(diào)試過程中，出現(xiàn)2#、3#電脫鹽提升泵現(xiàn)場(chǎng)控制異常以及2#變頻器中控變頻調(diào)速失效的問題。設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)測(cè)試結(jié)果如下表所示：

2.失效原因分析

將電脫鹽提升泵的整個(gè)設(shè)計(jì)安裝過程作為一個(gè)系統(tǒng)工程，從設(shè)計(jì)、施工、產(chǎn)品質(zhì)量等方面著手，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試反饋情況來分析具體原因是我們解決此類問題的普遍原則。筆者認(rèn)為脫鹽提升泵變頻控制功能失效的原因一般包含以下幾方面：

2.1設(shè)備故障方面的原因

這里所指的故障涉及設(shè)備及元器件，具體指機(jī)泵、交流接觸器、熱繼電器、中間繼電器、斷路器、整流器等接觸是否良好、部件有無損壞。

2.2控制線路方面的原因

控制線路由頻率、電壓的運(yùn)算電路、主電路的電壓、電流檢測(cè)電路、電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)電路、信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)電路以及保護(hù)電路等組成。這些控制線路連接錯(cuò)誤或設(shè)計(jì)有誤均會(huì)造成設(shè)計(jì)功能失效，達(dá)不到現(xiàn)場(chǎng)工藝操作要求。

2.3施工缺陷方面的原因

主要有設(shè)備、電器件施工有漏項(xiàng)、電器線路安裝有錯(cuò)誤等。

2.4設(shè)計(jì)缺陷方面的原因

主要存在變頻柜負(fù)載是否匹配、主要控制方式有無錯(cuò)誤、控制程序是否相符、二次回路設(shè)計(jì)有無缺陷等。

3.失效原因驗(yàn)證

對(duì)于可能導(dǎo)致變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能失效的原因，我們大致可分為線路核查與器件檢測(cè)兩方面去分析驗(yàn)證。首先核查現(xiàn)場(chǎng)安裝電路與設(shè)計(jì)是否存在出入，滿足送電調(diào)試條件后后方可進(jìn)行空載低壓配出回路調(diào)試，進(jìn)行線路及器件功能核查。若送電測(cè)試出現(xiàn)以下情況，可逐一確認(rèn)排查。

3.1電流跳閘

起動(dòng)時(shí)，一升速就跳閘，說明變頻器過電流十分嚴(yán)重，應(yīng)查看有否負(fù)載短路、接地、工作機(jī)械卡堵、傳動(dòng)損壞、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過小、以及根本起不動(dòng)、變頻器逆變橋已損壞。

運(yùn)行中跳閘引起的原因有升速設(shè)定時(shí)間過短、降速時(shí)間設(shè)定過短、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償（V/f比）設(shè)定太大，造成低速過電流、熱繼電器調(diào)整不當(dāng)，動(dòng)作電流設(shè)定太小也可引起過電流動(dòng)作。

3.2過電壓和欠電壓跳閘

（1）過電壓：電源電壓過高、降速時(shí)間設(shè)定過短、降速過程中制動(dòng)單元沒有工作或制動(dòng)單元放電太慢，即制動(dòng)電阻太大。變頻器內(nèi)部過電壓保護(hù)電路有故障會(huì)引起過電壓。

（2）欠電壓：電源電壓過低、電源缺相、整流橋有一相故障，變頻器內(nèi)部欠電壓保護(hù)電路故障也會(huì)引起欠電壓。

3.3電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)

電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)線、變頻器有損壞，線未接好，功能設(shè)置，如上限頻率、下限頻率、最高頻率設(shè)定時(shí)沒有注意，相互矛盾著。使用外控給定時(shí)，沒有選項(xiàng)預(yù)置，以及其他不合理設(shè)置。

3.4發(fā)生失速

變頻器在減速或停止過程中，由于設(shè)置的減速時(shí)間過短或制動(dòng)能力不夠，導(dǎo)致變頻器內(nèi)部母線電壓升高發(fā)生保護(hù)（也稱過電壓失速），造成變頻器失去對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度控制。此時(shí)，應(yīng)設(shè)置較長的減速時(shí)間，保持變壓器內(nèi)母線電壓不至于升得太高，實(shí)現(xiàn)正常減速控制。變頻器在增速過程中，設(shè)置的加速時(shí)間過短或負(fù)載太重，電網(wǎng)電壓太低，導(dǎo)致變頻器過電流而發(fā)生保護(hù)（也稱過電流失速），變頻器失去對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度控制。此時(shí)，應(yīng)設(shè)置較長的增速時(shí)間，維持不會(huì)過電流，實(shí)現(xiàn)正常增速控制。

現(xiàn)場(chǎng)分析驗(yàn)證結(jié)果顯示：Taskuduk中心處理站脫鹽提升泵存在的控制方式及二次回路錯(cuò)誤，是導(dǎo)致泵運(yùn)行狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)工藝要求不符的原因。

4.線路改造方案

Taskuduk中心站出現(xiàn)的問題需進(jìn)行線路改造，要更改控制方式以及調(diào)整控制回路才可解決。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了兩套方案。方案一是增加一臺(tái)同型號(hào)的變頻器，三臺(tái)變頻器分別控制三臺(tái)脫鹽提升泵的頻率。方案二是增加一個(gè)中間繼電器，對(duì)二次回路的線路進(jìn)行改造，改變變頻器的控制方式，實(shí)現(xiàn)2#、3#現(xiàn)場(chǎng)操作柱對(duì)2#、3#脫鹽提升泵的單獨(dú)‘就地啟停功能。

5.改造效果分析

為確保設(shè)備按期調(diào)試完成，不影響投產(chǎn)進(jìn)度，我們分析了失效原因，并設(shè)計(jì)了改造方案，及時(shí)對(duì)變頻控制線路進(jìn)行了改造?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間緊迫，新購買配件所需周期較長，并且會(huì)增加業(yè)主成本，我們選擇了工期短、見效快、較為經(jīng)濟(jì)的方案二進(jìn)行了改造。改造后將2#、3#電機(jī)電纜接入變頻器，將電機(jī)與泵之間的聯(lián)軸器拆除，對(duì)電機(jī)進(jìn)行空載實(shí)驗(yàn)，電機(jī)運(yùn)行正常，現(xiàn)場(chǎng)操作柱、配電柜上的啟停按鈕均能夠正常操作，滿足生產(chǎn)工藝的要求。

2014年5月25日線路改造工作全部完成，截止發(fā)稿日，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況良好，各項(xiàng)設(shè)備運(yùn)行正常，沒有出現(xiàn)電路短路、斷路、接地等故障。此次改造所用耗材少，較為經(jīng)濟(jì)，且在短時(shí)間內(nèi)能完成，對(duì)于在有限條件下的類似改造具有參考價(jià)值。 [科]