站库变频控制系统维护方法研究

马汉

（大庆油田有限责任公司第四采油厂第四油矿，黑龙江 大庆 163000）

变频控制系统在油田生产中广泛应用，主要得益于其优良的节能特性和调速特性。油田生产中主要以泵类负载为主，因而决定了变频器在油田中的应用以节能为主要目标。目前变频控制系统在A厂生产运行中应用广泛，节能效果显著。通过对A厂站库变频控制系统运行现状进行调查，分析控制系统A厂生产运行中应用效果，掌握外部控制回路、变频器存在的问题。针对此问题总结控制系统维护的相关经验，宏观阐述变频器的维修方法，通过开展变频器检测维修技术和外部控制回路维护技术的研究，提高控制系统维修效率，保证系统运行时率，积极推进节能降耗、修旧利废工作，保证A厂站库安全平稳运行。

1 变频调速控制系统组成

变频控制系统主要由外部控制回路和变频器组成，岗位员工通过外部控制回路的启动、停止按钮，远程控制变频器，启停变频控制系统。

1.1 外部控制回路工作原理

外部控制回路主要用于运行电机选择、运行电机控制方式选择、变频器的远程控制、频率调节、变频器急停、控制信号连接等功能。当按下启动按钮时，中间继电器吸合，变频器接收启动信号后开始工作，输出相应电压，同时交流接触器吸合，导通电压，变频控制系统启动运行。当控制系统中出现过热、过流时，控制回路自动断开，有效保护变频控制系统及外部负载。

1.2 变频器工作原理

通用变频器由主电路和控制电路组成。

（1）主电路。主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分。主电路由3部分构成。

①将工频电源变换为直流功率的“整流器”；

②吸收变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”；

③将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

（2）控制电路。控制电路是向主电路提供控制信号的回路，包括以下几点。

①比较电压和频率的运算电路；

②测量主电路的电压、电流的检测电路；

③测量电动机转速的检测电路；

④将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及保护逆变器和电动机的保护电路。

2 变频控制系统运行现状及存在问题

2.1 变频器运行现状及存在问题

A厂变频控制系统主要用于联合站、中转站外输油量控制、油井采出液掺水、油井热洗水量控制、污水反冲洗排量控制、配制站母液外输量控制、注入站注入量控制等。A厂站库共有变频器779台，主要由ABB、西门子、艾默生、INVT等24个厂家生产。见表1。

A厂共有16台变频器存在主线路板、控制电路板烧坏，驱动电路故障、无法自动调频、噪音大、变频器过热停机等问题。

2.2 控制回路运行现状及存在问题

联合站、中转站输油泵、掺水泵、热洗泵可采用工频或变频方式运行，分为自动和手动控制模式。变频控制系统主要采用“一带二”的控制方式。根据生产需要，调整转换开关，选择外输泵及控制信号，变频器根据三合一液位、外输油缓冲罐液位、掺水或热洗压力等生产数据调节泵的外输量，保证生产过程有效控制。见表2。

污水站变频控制系统主要和测控系统配合使用，采用远程自动控制，通过测控系统运行变频器，通过调整变频器参数，调节不同时间反冲洗水量控制，保证污水反冲洗方案正常实施，达到污水反洗指标。

表1 站库故障变频器统计表

表2 控制回路故障统计表

配制站、注入站变频控制系统主要采用“一带一”的控制方式，配制站变频器和测控系统配合使用，远程自动控制螺杆泵，根据母液外输泵出口压力，调节泵转速，控制外输量，保证母液平稳外输。注入站、试验站变频器采用手动调速，根据地质配注方案，调节单井注入量，保证地质方案准确实施。

A厂共有6台变频器存在控制回路接线混乱、调速旋钮不灵敏、电气元件接线端子虚接、交流接触器损坏、电机热保护、控制线接触不好等问题，造成变频器停用，影响变频调速控制系统正常运行。

3 变频调速系统维修技术研究

针对站库变频控制系统在生产运行中存在的问题，开展变频器检测维修技术和外部控制回路维护技术研究，编写站库变频控制系统维修指导手册，提高系统维修效率，保证系统运行时率，站库安全平稳运行。

（1）开展变频控制系统维修技术研究。

①通过学习理论知识和现场实践操作，完全掌握变频器维护技术，独立完成变频器的维修工作；

②研究变频控制系统外部控制回路图纸，分析交流接触器、中间继电器、热保护器等电气元件功能，掌握变频器外部线路控制回路，通过研究杏九联变频控制系统，独立设计出杏一联控制系统；

③研究设计变频控制系统维修工具，制作变频器放电装置，缩短变频器停机时电容放电时间，设计、搭建控制系统检测装置，现场检测维修后控制系统运行动态，提高变频控制系统维修效率。

（2）理顺变频控制系统维修流程。

①通过编写指导手册，明确变频控制系统外部控制回路诊断流程，掌握交流接触器、继电器、电位器、电气开关等电气元件检测方式；

②细化变频器整流模块、逆变模块、电阻、电容、霍尔元件及各种电子元件检测方法，讲解CPU板、驱动板、开关电源检测步骤，说明变频器动态测试、静态测试的相关内容；

③总结今年所修变频器的维修经验，从细节出发，综合分析变频器常见故障的判断方法；

④规范变频器维修流程，维修过程中需要岗位员工和电工配合，当确定工艺流程准确、配电线路安全后，方可开展维修工作。

（3）开展变频调速控制改造技术研究。A厂变频器的种类和型号较多，部分变频器投运较早，存在变频器相关技术资料缺失、生产厂家停产等问题，当变频器出现故障时无法查阅技术手册，无法及时排除故障点，无法采购相应配件，严重影响变频器维修效率。针对此问题结合变频器应用特性，选用其他厂家功能相同的控制板替代原故障控制板，同时根据修复后变频器的控制方式，对外部控制回路进行适当调整，恢复变频控制系统。

（4）开展变频控制系统维护技术培训。对采油矿地面技术员进行技术培训，使其掌握变频器工作原理及常见故障判断。

①组织仪表维护人员讲解变频调速控制系统相关知识，初步掌握变频器工作原理及各种电气元件的名称及用途；

②搭建变频调速控制系统模拟装置，现场模拟控制系统的运行动态，直观、准确表达控制系统在油田生产中发挥的作用。通过技术培训，使地面技术人员能够修改变频器简单的参数，并能对控制回路进行初步排查和维护，对于不能解决的问题，能够准确上报故障现象。

4 结语

通过开展变频控制系统维护技术研究，完全掌握控制系统的维修方法，提高变频控制系统维修效率，提升变频器维修技术水平，同时取得以下几点成果。

（1）站库节能效果显著。控制系统外委维修时间为1个月，而自主维护时间15天，明显缩短了系统维修时间，提高系统运行时率，降低站库运行设备能耗。

（2）确保生产平稳运行。保证联合站、中转站原油平稳外输，三合一液位、外输油缓冲罐液位等生产设备的平稳运行，提高了污水反冲洗工艺稳定性，同时为实现配制站精细配制、注入站精细注入、油田精细开发提供技术保障。

（3）推进修旧利废工作。上半年，维修中心通过自主维修11套站库变频控制系统，累计节约外委费用10万元。