浅谈油田变频器故障原因及维护

付楠

关键词:变频器；故障；保养维护

前言

变频器广泛的应用在油田生产中，在油井采出、注入、联合站及中转站外输、掺水、污水处理、配制站母液外输等方面起到重要的作用。变频器的运行时率对油田生产过程的控制发挥着重要作用，但近几年，由于变频器在生产运行中故障率的不断增加，不仅加大了岗位员工劳动强度，也影响了平稳生产，因此，需根据目前变频器的故障情况，进行故障分析，提出基层维护保养建议，以延长变频器的使用寿命、降低故障率。

1变频器故障情况及分析

主回路故障点主要分为整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路等故障；控制电路故障点主要分为驱动电路、逻辑控制电路（CPU）、参数设置等故障；外部电路故障点主要分为变频柜控制电路、供电线路、电机等故障；其它故障点主要是变频柜柜体风扇、功率不符等。由于变频器内部各电路单元之间相互连接，其中一部分的故障极有可能引起其它部分的故障，故障原因也较为复杂。因此，根据变频器实际故障点的情况，将导致故障的因素归纳为内、外因素。从数据可以看出变频器的内部因素所占比例为16.7%，而外部因素所占比例高达73.3%，具体的分析如下。

变频器由集成芯片、电子元器件等组成的复杂装置，其结构大多采用单元化或模块化的形式，其可靠性遵循“浴盆曲线”的特性，即为变频器的故障率与使用时间的关系曲线。故障曲线由早期故障、随机故障和磨损故障三个阶段组成。变频器的早期故障是指变频器在安装调试和初期运行阶段，个别器件存在隐患和现场安装及初期运行时的误操作而导致的故障，这一阶段的故障属于正常现象。当变频器投入正常使用后，在较长的一段时间内出现故障的情况明显减少，但随着运行时间的增长，电气元件的性能、可靠性及对环境的抵抗力逐渐降低，变频器的故障会明显的增多。为了延长变频器的使用寿命，需要对变频器进行定期的检查和保养，在变频器出现故障之后立即对损坏的部位进行修复，以延长变频器的使用寿命。

由各种外因所引起的变频器故障较多，且故障种类繁多，具体因素主要分为环境、供电线路、负载、参数设置等因素。变频器属于电子器件装置，对运行环境要求比较严格，然而油田的实际生产条件比较苛刻，对变频器的正常运行造成了较大的影响。根据故障统计，环境因素导致变频器损坏44台/次，占外部故障因素的29.3%。

（1）注入站变频器由于长期的振动，对电子元器件造成较大程度的机械损伤；

（2）配制站变频器由于潮湿、腐蚀性物质及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路；

（3）抽油机及螺杆泵井用变频器，受温度的变化影响较大，温度直接影响了电子器件寿命及可靠性；

井因挂落了大量的灰尘，在雨季因潮湿，导致电路板短路烧毁；中转站因冷却系统风道灰尘较大，将风道堵塞，致使变频器过热保护频繁跳闸，对其进行除尘后正常工作。供电线路故障主要分为缺相、低电压、瞬间停电、地线悬空等故障，主要原因是输电线路因偷盗电、风、雪、雷击而造成的。偷盗电将导致供电系统内出现对地短路及相间短路的现象，甚至会烧毁整流电路；较高的冲击电压（如雷击）会导致变频器保护跳闸，严重的会使变频器因过电压而损坏。供电故障导致变频器损坏40台/次，占外部故障因素的26.7%。联合站因雷击瞬间停电，变频器因过电压保护停机而恢复出厂设置，检查变频器无损坏，重新设置变频器参数后正常工作。

负载故障主要分为电机过温保护、电机短路、绝缘不足等。负载因素导致变频器损坏36台/次，占外部故障因素的24%。一般引起故障的原因是：

（2）电机短路通常是电压变化率du/dt增高，电机绕组匝间电压变化率du/dt很高，电机绕组的电压分布变得很不均匀，使绕组匝间短路的故障增加。例如冬季井用变频器因机体内水气冻结，导致绕组匝间短路现象也是常发生的；

（3）由于电机即负载突变，引起大的冲击电流而电流保护动作。这类故障一般是暂时的，重新启动后就会恢复正常运行，一般发生在新更换的电机，且未对变频器进行相应的设置；

（4）受其他因素影响，导致电机漏电流大，引起过热和接地保护动作；

（5）电机或电机电缆和大地之间绝缘不好，引起过电流和过电压故障；

2维护建议

根据生产的实际情况提出几条日常检查和定期维护变频器的建议：日常检查由采油工在巡井的过程中进行检查，包括不停止变频器运行或不拆卸其盖板进行通电和启动试验，通过目测变频器的运行情况确认无异常情况，通常检查如下内容：

（1）键盘面板显示是否正常，有无缺少字符，仪表指示是否正确；

（2）冷却风扇部分是否运转正常，是否有异常声音、大量的灰尘等；

（3）变频器及引出电缆是否有过热、变色、变形、异味、噪声等异常现象；

（4）变频器周围环境是否符合标准规范，温度与湿度是否正常；

（5）变频器控制柜内是否由积聚灰尘的情况，当空气过于潮湿会使灰尘导电，导致变频器内部直接短路；

（6）发生故障时，要记录下故障情况(包括故障代码)，查明原因后方可再次送电，不要盲目的送电，以免造成人员和设备的损伤，建议两次合分电源的时间间隔在30秒钟以上，以减少对变频器的冲击。

定期维护的主要目的是尽早的发现异常现象，清除尘埃，禁锢检查，排除事故隐患。采油队可根据实际情况，在雨季来临之前由采油工在巡井的同时进行变频器的基础维护保养。在进入秋季后由采油队的电工进行电气维护保养。基础维护保养：

（1）定期对变频器进行清扫、吹灰，保持变频器内部的清洁及风道的畅通；

（2）保持变频器周围环境清洁、干燥。禁止在变频器附近放置杂物；

电气维护保养；

（1）变频器控制的各连接线外围电器元件是否有松动等异常现象；

（2）检查变频器的进线电源是否正常，电源开关是否有电火花、引线压接螺栓是否松动、电压是否正常、地线是否接触良好，有无悬空现象等；

（3）检查变频器输出的三相电压及电流参数是否平衡；

（4）测量变频器及电机的绝缘。当对变频器进行检测时，要拆除所有与变频器端子连接的外部接线。清洁器件后，再进行绝缘的测量。

3结论

导致变频器故障的原因有很多种，但引起故障的因素就只有两种。虽然内部因素人为不可控，但外部因素是可以人为控制的，且外部因素中环境因素导致变频器的故障数量较多，实践证明，在恶劣的环境下，通过良好的保养和维护能有效地减少变频器故障，并延长使用寿命，提高变频器的运行时率。因此，应定期地组织基层员工培训学习变频器使用、维护的基础知识，同时基层应加大管理力度，实现变频器维护保养常态化。

参考文献

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