浅析中压变频器在管道输油工业生产中的维护意义

摘 要：变频器可以固定电压、固定频率的电源转换为电压、频率可变的电源。变频器能够实现对交流异步电机的软启动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流，过压，过载保护等功能，变频器在现代管道输油工业化生产中占有着重要的作用，随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

关键词：变频器；频率；电机

中图分类号：TN77 文献标识码：A

1 变频器的原理及作用

1.1 变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，变频器具有过流、过压、过载保护功能，能够实现对电机的保护作用。

变频器通常分为4部分：整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。

（1）整流单元：将工作频率固定的交流电转换为直流电。（2）高容量电容：存储转换后的电能。（3）逆变器：由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。（4）控制器：按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。泵类设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给油量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵的转速即可满足要求。

1.2 变频器频率f与电压e、电机转速n的关系

（1）公式 e=4.44kfnΦ；f=电机频率，N=每相绕组匝数，Φ=电气隙磁，K=与绕组有关的常数。

通过公式可以看出电压和频率成比例变化。

（2）公式 n= 60 f（1-s）/ p；f=电机供电频率，s=（n1-n）/n1 转差率，p=电机极对数）

通过公式可以看出频率和转速成比例变化。

1.3 应用变频器可以延长电机及其他设备的寿命，降低维护成本

采用直接起动时，起动电流为额定电流6～7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，采用变频器传动可以平滑地起动（起动时间变长）。起动电流为额定电流的1.2～1.5倍，起动转矩为70%～120%额定转矩。机械转速降低，有效降低机械磨损。

2 变频器在管道输油工业生产中发挥的作用

2.1 变频器带动电机启动时，输油管线管线压力变化更加平稳。

2.2 输油管线压力等被控量调节更及时，准确。

2.3 应用变频启动能够减少输油泵的水击效应，进而对管道的平稳运行，输油泵和阀门的保护都有重要的意义。

3 变频器对环境的要求

3.1 变频器对温度要求

变频器内部检测温度的元件位于变压器的铁心内部，温度到达130℃变频器发出报警，达到150℃并且延迟30秒变频器就发出故障，同时跳上级的高压开关。

在变频器功率单元柜内的每个功率单元上有一个测温元件，安装IGBT下面的散热器上，当散热器温度到达80℃是，相应的功率单元发出报警，当散热器温度达到88℃时，此功率单元发出故障，在没有安装旁路系统的情况下，变频器停止运行。

在通风良好的情况下：

变频器要求环境温度在0-40℃， 根据经验最佳温度应保持在25℃，如果环境温度超过40℃，那么变频器内部功率单元散热器的温度将可能超过温度阈值。如果环境温度低于0℃，那么变频器内部的问题将会低于0℃，这样可能造成变频器无法开机，变频器会报出功率单元过压故障。

在变频器功率提高的情况下，发热量按电流的平方增大，所以变频器温度的变化要控制，能够散热，可以通过室内与室外的通风系统进行散热，或者室内加装空调降温。在通风不好的情况下，即使环境温度没有超过40 ℃，但是变频器内部温度也可能超温报警，所以保持良好的通风是非常重要的。

3.2 变频器对粉尘的要求

粉尘污染：<100微米@6.5毫克/立方英尺，应避免碳粉、金属颗粒、硫化物等导电性、腐蚀性粉尘。

（1）由于变频器房间是外循环，那么灰尘不可避免的进入变频器内部，并且在内部累积，对于存在的导电灰尘，那么会造成线路板元器件短路损坏，从而使变频器出现故障。

（2）这些灰尘也会在变频器的滤网上积累，长期作用，影响通风并影响变频器的散热，危害甚大。

3.3 变频器对运行环境湿度的要求

（1）运行时最大95%，无冷凝（贮存时小于70%），潮气进入变频器变压器内部，形成凝露，会影响变压器的绝缘。

（2）潮气如果进入变频器的功率单元柜内部，与内部的灰尘混合，形成结块，使线路板短路损坏，并影响其散热。

3.4 变频器通风系统分为内循环和外循环

内循环是变频器室内的空气进入变频器内进行循环带走变频器内部热量。外循环为室内有与外界通风的通道，通过室外的空气进入变频器，吸收变频器发出的热量，实现散热，但室外循环受外界环境的影响较大，对变频器的安全运行产生不利的因数。若在建设过程中室内与室外的通风孔过小，还可能造成变频室内负压问题，进风小于出风量，对风机的运行也不利。

室内循环能够对变频器运行起到良好的环境条件，室内清洁，干燥，能够认为控制变频器的运行环境。

4 变频器日常维护的重要意义

4.1 经常检查室内温度，通风情况，保持室内的温度达到变频器运行温度的要求。

4.2 室内保持清洁干燥，湿度较低，可以通过加热器、干燥剂来实现。

4.3 经常检查变频器是否有异常声响，异味，柜体是否发热。排风口是否有异味。

4.4 定期清洗过滤网，过滤网清洁，可以保证变频器进风口通畅，能够更好的吸附灰尘。

结语

可见变频器的日常维护对变频器的安全运行起到重要的作用，注重变频器的维护，好的运行维护环境，才能保证变频器的安全运行，让其发挥工业生产中的高效作用。

参考文献

[1]杜海涛.中压变频器在海上采油平台潜油电泵中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2012-11-15.

[2]何丽梅，杨 .中压变频器的技术特性及运用[J].天然气与石油，2008-04-25.

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