海上采油平台国产化中压变频器故障问题处理

刘康民

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司 湛江 524057）

某海上平台中压变频器由能科节能技术股份有限公司提供的 NC HVVF系列变频器。该平台共有四台中压变频器，均安装在VFD间室内，为3台湿气压缩机，2台干气压缩机供电。是平台生产的关键设备，一旦停机，将直接导致平台停产，造成产量严重损失。

1 NC HVVF系列变频器简介

NC HVVF系列高压变频器（厂家称高压），以高可靠性、易操作、高性能为设计目标，其变频技术特点采用罗宾康完美无谐波原理，通过将多个低压功率单元的输出叠加起来得到中压，当其中一个低压功率单元出现故障时，该型变频器仍能通过其高度集成化的电路计算和判断，自动旁通故障功率单元，保证变频器运行时的三相输出平衡，保证现场生产稳定持续运行

2 故障现象描述

2020年6月，海上某平台湿气压缩机A机电机三个绕组温度开始显著上升，至次日零点30分，电机绕组温度从85度升至108度（电机最大可承受温度155摄氏度），电机电流从187A升至197A（额定电流204.6A），振动波动变大，转速波动变大，且生产部门操作人员并未调节气量。故障曲线如图1：

图1 电机绕组温度上升曲线

3 故障原因排查

通过讨论及研究，初步判断，电机绕组温度突然升高高可以从以下几个方面考虑：

3.1 电机本身故障引起的原因

（1）定子绕组匝间或相间有短路故障，电流增大而发热。个别线圈局部有包扎绝缘，如果绕组整体绝缘老化发黑，必须重绕大修。

（2）定子绕组有短路或并联绕组中某支路断线，引起三相电流不平衡过热。

现场用专业测量工具对电机三相直流电阻，绝缘电阻进行测量，测量值未发现异常，现场空载运行，未发现转子扫膛异响。因此排除了电机端的问题。

3.2 电源方面引起的原因

（1）电源电压高，超过电机额定电压的10%以上，引起电机铁损耗增加，使电机发热。

（2）电源电压过低，低于电机额定电压的5%以上，电机在额定负载运行时会发热。

（3）三相电源电压不平衡，相间电压不平衡度超过5%，引起三相电流不平衡而使电机发热。

现场用专业测量工具对电机三相直流电阻，阻值平衡度符合要求，海上电源为Sloar透平发电机，电源输出电压经过Sloar厂家专门控制系统进行控制，电源质量较高，不存在电源方面问题，因此排除了电源端的问题。

3.3 负载方面引起的原因

（1）负载过大，应减轻负载或更换容量合适的电机。

（2）启动过于频繁。

（3）机械负载有故障

现场通过拆除电机联轴节，甩开负载，单独运行电机，证实故障问题与负载无关。因此排除负载的原因。

4 问题原因排查

4.1 变频器控制主板DSP故障

出现电机绕组温度突然升高之后，在对主板进行检查，发现其外表和其可见的报警，通讯功能正常，更换了新的主控板之后，在启机运行时，反而出现建立励磁故障的报警，机组无法运行。

4.2 采样电阻故障

采样电阻故障也会导致变频器采样数据失真，导致其判断失误，出现电机绕组温度高的报警，从而影响机组正常运行，但从其原理图纸看，采样电阻在功率单元输出端，其主要功能是对输出电压的采样，与电流关联不大。

图2 霍尔传感器裂纹

4.3 采样电流故障

该型变频器采样电流是由霍尔传感器执行，一旦霍尔传感器出现异常，很有可能导致变频器主控制板DSP判断失真，出现电机电流过大，进而出现电机绕组温度升高的故障，

经过现场仔细检查发现，霍尔传感器表面存在裂纹，导致采样电流失真进而导致变频器输出电流突然增大，最终导致电机绕组温度突然升高。

5 解决方法分析

5.1 对该型霍尔传感器进行换型

该型霍尔传感器为国产，其质量存在瑕疵，使用寿命不长，质量得不到保证，霍尔传感器属于互感器中较精密的一种，其稳定性是其选择的首要标准。

5.2 增加多路判断

原采样电阻仅为2路，建议增加一路，实现3相电路检测，逻辑上进行调整，进行3选2，只有当2个霍尔传感器采样出现问题时，变频器才出现报警

5.3 报警调整

霍尔传感器故障时，出现的故障时是电机绕组温度升高，没有将故障定位在的具体的故障部位，建议厂家在后期进行优化更改时，将报警更加具体化和直接化。

6 结语

该文章从海上石油开采行业出发，结合平台现场设备的实际使用工况，状态对国产化中压变频器在海上石油平台应用中故障的发现，分析和解决提供了一种经验和方法。也为国产化设备未来的改进和优化提供了一定的一依据。国产化设备在海洋石油平台的应用需要现场的使用和设备厂家共同努力，从不足的方面进行改善，保障海上平台设备国产化的广泛应用。