劉　坤

（大慶鉆探工程公司機(jī)械修理廠，黑龍江大慶163413）

淺談ACS800變頻器的應(yīng)用

劉坤*

（大慶鉆探工程公司機(jī)械修理廠，黑龍江大慶163413）

電動(dòng)鉆機(jī)經(jīng)歷一段很長(zhǎng)的發(fā)展歷史，規(guī)模從小到大，功能從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化和智能化的現(xiàn)代高級(jí)控制，變頻器在鉆機(jī)中的應(yīng)用也越來越廣泛，目前大慶油田使用最多的是ABB和西門子變頻器。將對(duì)ABB生產(chǎn)的ASC800變頻器進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

變頻器；故障；制動(dòng)

1　概述

ACS800是第一代采用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（DTC）的交流變頻器，其穩(wěn)定的性能使傳動(dòng)產(chǎn)品在傳動(dòng)系統(tǒng)中發(fā)揮最大的功效，它可以通過設(shè)置參數(shù)來選擇不同的操作方式和各種功能，也可以由PLC系統(tǒng)的控制通過各種通訊協(xié)議與變頻裝置實(shí)現(xiàn)通訊，可以由此產(chǎn)生傳動(dòng)控制器所需的給定值，調(diào)取變頻調(diào)速裝置所有參數(shù)設(shè)定和運(yùn)行參數(shù)。ACS800標(biāo)準(zhǔn)變頻器模塊從1.1～2800kW所有功率范圍都是1GBT功率模塊，并且在變頻器內(nèi)部設(shè)置了進(jìn)線電抗器，從而有效地控制了高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，還提供了全范圍的制動(dòng)能力。其內(nèi)部還可安裝3個(gè)可選模塊：I/O擴(kuò)展模塊、現(xiàn)場(chǎng)總裝適配器、脈沖編碼器借口模塊等。

2　ACS800變頻器的優(yōu)點(diǎn)

（1）電源斷電時(shí)的運(yùn)行——能利用正在旋轉(zhuǎn)著的電機(jī)的動(dòng)能繼續(xù)運(yùn)行，只要電機(jī)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生能量，其將繼續(xù)運(yùn)行。

（2）零速滿轉(zhuǎn)矩——由ACS800帶動(dòng)的電機(jī)能夠獲得在零速時(shí)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，并且不需要光碼盤或測(cè)速電機(jī)的反饋，而矢量控制變頻器只能在接近零速時(shí)實(shí)現(xiàn)滿力矩輸出。

（3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩——DTC提供的精確的轉(zhuǎn)矩控制使得ACS800能夠提供可控且平穩(wěn)的最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩能達(dá)到200%的電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩。

（4）自動(dòng)啟動(dòng)——自動(dòng)啟動(dòng)特性超過一般變頻器的飛升起動(dòng)和積分起動(dòng)的性能，因?yàn)樗茉趲缀撩雰?nèi)測(cè)出電機(jī)的狀態(tài)，任何條件下在0.48s內(nèi)迅速起動(dòng)。

（5）磁通制動(dòng)——它能通過提高電機(jī)的磁場(chǎng)來提供足夠快的減速，它能持續(xù)監(jiān)視電機(jī)的狀態(tài)，在磁通制動(dòng)時(shí)也不停止監(jiān)視。磁通制動(dòng)也能用于停止電機(jī)和從一個(gè)轉(zhuǎn)速變換到另一個(gè)轉(zhuǎn)速。

（6）精確速度控制——?jiǎng)討B(tài)轉(zhuǎn)速誤差在開環(huán)應(yīng)用時(shí)為0.3%s，在閉環(huán)應(yīng)用時(shí)為0.1%s。

（7）精確轉(zhuǎn)矩控制——?jiǎng)討B(tài)轉(zhuǎn)矩階躍響應(yīng)時(shí)間在開環(huán)時(shí)能達(dá)到1～5ms。

（8）危險(xiǎn)速度段設(shè)置——可使電機(jī)避免在某一速度或某一速度范圍上運(yùn)行的功能。

3　基本參數(shù)設(shè)置

3.1自動(dòng)啟動(dòng)

由于傳動(dòng)單元在幾毫秒內(nèi)檢測(cè)出電機(jī)的狀態(tài)，因此在各種情況下電機(jī)都能立即啟動(dòng)，不存在起動(dòng)延遲。設(shè)置參數(shù)21.01。

3.2磁通制動(dòng)

傳動(dòng)單元可以用增加電機(jī)磁通量的方法使電機(jī)快速減速。通過增加電機(jī)磁通量，電機(jī)在制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能可以轉(zhuǎn)化為熱能，該功能用于15kW以下電機(jī)。設(shè)置參數(shù)26.02。

3.3磁通優(yōu)化

當(dāng)傳動(dòng)單元在額定負(fù)載以下運(yùn)行時(shí)，磁通優(yōu)化能降低總能耗和電機(jī)的噪聲水平。依負(fù)載轉(zhuǎn)矩和速度的不同，電機(jī)傳動(dòng)單元的總效率可以提高1%～10%。設(shè)置參數(shù)26.01。

3.4危險(xiǎn)速度

在由于機(jī)械共振等原因，而需要避開某些電機(jī)速度值或速度區(qū)域時(shí)，可以使用危險(xiǎn)速度跨越功能。設(shè)置參數(shù)組25CRITICAL SPEEDS。

3.5恒定速度

可以預(yù)先設(shè)定15種恒定速度。恒定速度通過數(shù)字入口進(jìn)行選擇，啟用恒定速度功能后不受外部速度給定的影響，此功能運(yùn)行級(jí)別為6ms。設(shè)置參數(shù)組12CONSTANT SPEEDS。

3.6速度控制器的整定

在電機(jī)辨識(shí)期間，速度控制器進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)然，也可以手動(dòng)整定控制器的增益、積分時(shí)間和微分時(shí)間，或讓傳動(dòng)單元單獨(dú)執(zhí)行一次速度控制器自動(dòng)整定運(yùn)行。在自動(dòng)整定運(yùn)行中，速度控制器根據(jù)負(fù)載和電機(jī)與機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行調(diào)節(jié)。設(shè)置參數(shù)組23SOPEED CTRL和20LIMITS。

4　ACS800變頻器故障分析及解決辦法

在ACS800變頻器的使用過程中，我們總結(jié)出了一些常見的故障，列出可能出現(xiàn)的原因及處理辦法。

4.1系統(tǒng)顯示PP OVERLOAD報(bào)警

是IGBT節(jié)溫超過了報(bào)警值，可能是由于低頻下過載引起的（例如過載和慣量的快速改變方向）。解決辦法：檢查冷卻系統(tǒng)；檢查該逆變器的容量；增加速度給定斜坡時(shí)間；減小負(fù)載。

4.2顯示DC UNDERVOLT故障

中間直流回路電壓不足。可能是由于主電源缺相、保險(xiǎn)絲燒壞或整流橋內(nèi)部損壞。解決辦法：檢查主電源和熔斷器。

4.3顯示EARTH FAULT故障

傳動(dòng)檢測(cè)到負(fù)載不平衡?？赡苁怯捎谕獠抗收希姍C(jī)或電機(jī)電纜的接地故障）或內(nèi)部故障（逆變器元件損壞）。解決辦法：檢查電機(jī)和電機(jī)電纜回路；檢查在電機(jī)電纜接線中是否有功率因數(shù)補(bǔ)償電容或者浪涌吸收裝置；檢查在電機(jī)電纜接線中有無接地故障。

4.4顯示OVERCURRENT故障

過流。原因是輸出電流超過跳閘極限值。解決辦法：檢查電機(jī)負(fù)載；檢查加速時(shí)間；檢查電機(jī)與電機(jī)電纜；檢查脈沖編碼及其接線；檢查在電機(jī)電纜中是否有功率因數(shù)補(bǔ)償電容或浪涌吸收裝置。

4.5顯示PPCC LINK故障

PPCC通訊故障。原因是AINT電路板電流測(cè)量電路或RMIO和ANIT之間的通訊故障。解決辦法：檢查RMIO和ANIT之間的光纜連接；檢查IGBT；檢查在主電路中是否有短路。

4.6顯示SHORT CIRC故障

短路。原因?yàn)槎搪饭收霞摧敵鲭娏鬟^流。解決辦法：檢查電機(jī)和電機(jī)電纜；檢查逆變模塊中的IGBT。

5　結(jié)束語

ABB變頻器以其穩(wěn)定的性能，豐富的選件擴(kuò)展功能，可靈活應(yīng)用的編程環(huán)境，良好的力矩特性，在變頻器市場(chǎng)占有者重要地位。ACS800作為最新一代全數(shù)字交流變頻器，能達(dá)到控制交流電機(jī)的完美極限，因此，只有了解了ACS800變頻器，才能使變頻器發(fā)揮更大作用，從而使變頻器能更好的為油田鉆井生產(chǎn)服務(wù)。

［1］張偉.ABB變頻器在石油鉆機(jī)中的應(yīng)用［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013（2）.

TE92

B

1004-5716（2016）01-0039-02

2015-01-13

劉坤（1979-），男（漢族），黑龍江肇源人，工程師，現(xiàn)從事鉆井設(shè)備研發(fā)及維修工作。