油田生产中变频器的应用现状及常见故障

马双

摘 要 变频调速控制系统在油田生产中发挥重要作用。文章介绍了变频器在油田的应用现状，对变频器在使用过程中常见故障进行了总结，对几种常见的故障提出了相应的处理方法。

【关键词】变频器 应用现状 故障 处理方法

变频器在油田应用广泛，其应用领域主要有各种抽油机、泵类（离心泵、往复泵、单螺杆泵、柱塞泵），各种控制加热炉和锅炉进风量的风机类，各种油井加热装置及空调系统等。变频器具有结构简单、运行稳定、无极调速、故障率低、软启动、冲击电流小等特点，在各种油泵、风机、抽油机等油田生产设备控制中节能效果好，是油田重要的节能控制系统。因此，了解变频器在油田的应用现状，对变频器使用过程中常见故障进行总结，分析相应的故障处理方法具有重要意义。

1 变频器在油田应用现状

变频器控制系统在油田生产中使用较为普遍，其组成主要有传感器、变送器、调节器、控制器、变频器、电动机等组成。变频器有开环和闭环两种控制方式，开环式控制系统相对较简单，使用传感器监测被控参量，然后通过手动方式调整变频器，从而改变电动机工作状态。闭环控制系统相对复杂，通过传感器用来监测温度、压力、流量、液位等参量，将传感器信号转换成电信号，变送器接受到传感器信号后，转换成4～20毫安的电流信号或者0～10伏的电压信号，作为调解器的控制信号。调节器和控制器拥有数字量和模拟量的输入端和输出端，具有数据计算、逻辑分析和判断的功能，通过软件控制系统能够实现PID或模糊控制，能够控制电动机进行调频和工频切换等。

目前，在油田生产中，变频器控制系统的开环控制系统主要用于机械采油、注聚等系统。闭环控制系统大部分用于原油外输、污水反冲等系统。采油一厂各类变频器达上千台，经统计，投入使用的变频器占总数的百分之八十以上，这些投产的变频器中部分变频器和电动机功率匹配不合理，表现在大功率变频器匹配小功率电动机的“大马拉小车”的情况，还有少部分小功率变频器无法拖动大功率电动机的情况。未投入使用的变频器大多是因为工况不合适、停产或出现故障需要修理等原因。

2 变频器常见故障分析

油田生产大多处于野外偏僻的环境，工作条件差，变频器长期处于野外简陋环境，容易出现各种故障，常见的有以下几种。

2.1 变频器参数设置故障

变频器在生产调试时，每一个参数都有一个默认值，这个默认值称为出厂值，只有在这个默认值的条件下，变频器才能正常运行和操作，但在实际工作中，变频器面板操作不能满足使用需求，需要对默认值进行重新设置，才能满足使用要求，这类参数设置不正确导致不能正常工作的情况称为参数设置故障。

2.2 变频器过流故障

过流故障是变频器最常见的故障类型，其故障形式主要表现为：

（1）变频器重启，速度变高后就出现跳闸现象，造成这种情况的原因可能是出现短路、机械部位卡住、模块损坏或电动机转矩偏小。

（2）通电就出现跳闸现象，可能原因是驱动电路损坏、模块损坏等。

（3）启动后正常工作，加速时跳闸。可能的原因是加速时间、电流上限等参数设置不正确。

2.3 变频器过压故障

变频器在设计是规定了其最大能承受的电压，超过这个电压，变频器可能会损坏，因此变频器都设置有过压保护功能，当电压超过规定电压时，变频器就停机。造成过压的原因有输入交流电源过压和发电类过压，其中发电类过压较为常见，这种情况常出现在抽油机下行过程中，由于变频器再生制动单元功能出现故障，使得电机的同步转速高于实际转速，电动机出现发电现象，导致变频器过压。

2.4 变频器欠过压故障

当变频器电源输入部分出现问题时，容易出现欠过压的情况，需要检查相应故障部位。

2.5 变频器过载故障

在实际生产中变频器出现过载情况也较为常见。出现过载时首先要分析是变频器过载还是电动机过载，通常只要变频器参数设置合理，电动机不容易出现过载现象，变频器出现过载的可能性较大。

3 变频器常见故障处理方法

（1）变频器参数设置故障处理方法。变频器出现参数设置故障时，首先检查电机的功率、电流、电压、转速等参数是否与默认值符合，不符合需要重新设置相关参数。其次要检查变频器的控制方式，要根据实际情况选择合适的控制方式。还要检查变频器的启动方式，使启动方式适应实际生产情况。最后要选择适宜的频率给定方式。

（2）变频器过流故障处理方法。造成变频器过流的原因可能是加速时间过短、负载出现突变、负荷分配不均匀、输出短路等，相应的可采取延长加速时间、减小负载波动、重新分配负荷、检查电路情况等措施。

（3）变频器过压故障处理方法。变频器出现过压时，针对过压不同原因需要采取不同处理方法。能量消耗型的变频器出现过压通常需要在直流回路中并联一个制动电阻，防止直流电压的上升。对于能量回馈型的变频器，通常能够完全利用好再生能量。出现过载时，要检查电压抑制单元是否有损坏和过压保护设定值是否合适。

（4）变频器欠过压故障处理方法。出现欠过压故障时，要检查电源输入部分的整流桥、主回路接触器及电压检测电路等是否有损坏。

（5）变频器过载故障。针对造成变频器过载的原因如加速时间太短、直流制动量过大、电网电压太低、电机负载过大等，需要采取延长加速时间、延长制动时间、检测电网电压是否过低、更换大功率电機或者变频器等措施。

4 结束语

变频器在油田生产中发挥重要作用，要做好变频器的维护和保养工作，除了要掌握变频器的基本操作、维护、管理等基本知识外，还要熟悉变频器的控制电路原理，了解变频器常见故障类型及处理方法，由此才能提升变频器使用效率，保障油田生产顺利进行。

参考文献

[1]蔡本发.变频器调试与故障处理方法[J].变频器世界，2007（02）：93-96.

[2]朱益飞.变频器常见故障及预防措施[J].变频器世界，2008（05）：106-109.

作者单位

大庆油田第一采油厂仪表安装维修大队油田自动化室 黑龙江省大庆市 163000