变频器使用—让你随心所欲

由于聚合物溶液是一种非牛顿流体，三次采油现场由于几乎所有设备都需要调速运行，因此变频器得到了广泛的应用。

通常情况下，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电通过桥式整流变换为直流电（DC），把直流电（DC）变换为交流电（AC），其电学术语为“inverter”（逆变器）。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。


变频器的工作原理：三相交流电源经桥式整流电路由交流电变为单相脉动直流电，然后经大容量电容滤波变为较稳定的高压直流电，再经过振荡逆变系统转换为电压频率可变的交流电去驱动负载，在这过程中有中央控制系统参与的闭环控制，其中包括对输入电源的电压、频率监视、整流后的直流电压监视、输出的电压频率电流监视、变频器的温度监视、外部输入故障监视等。
变频器在三次采油矿场应用：变频器在低速和高速运转时电流过大，变频器本身和负载温度过高，负载（电机）噪声和振动过大。


在孤东油田三元复合驱项目中，有5台东芝30KW变频器，因为设计参数和投产实际负荷有差异，结果实际运行时需要变频器的运行频率需要在8－10赫兹运行，也就是常见的低频状态下运行，结果每台变频器所带的电机的普遍振动过大，且运行中发出“吱吱”的噪音，电机表面温度都在80℃以上，最高达到90℃，变频器输出电流35A以上，且电流波动较大。经美国现场电气工程师调试后得出结论：变频器不可在低频下连续运转，况且电机风扇转速慢导致电机散热不好，发热在所难免。


技术人员经过仔细分析研究的变频器说明书，发现了V/F参数以及转矩等各项参数的意义和设定方法，推测变频器在低频下电流过大是因为低频时输出转矩过小引起。根据电机功率公式W=UICOS∮可以看出：在输出功率一定时适当提高输出电压就可降低输出电流，因此试验了两种方法：第一种方法是改变V/F曲线，把变频器的基本频率由50赫兹下调为40赫兹左右，也就是说让变频器在40赫兹左右时对应输出电压380v，相对来说在8－10赫兹时输出电压约增加20％的输出电压，经过调整5台变频器的基本频率在38－42赫兹之间，运转时的输出电流约是原来的50％左右，变频器和电机的温度都大大降低，电机温度在34－39℃之间，噪声和振动也变得很小，较之工频时电机运转有力而平稳。第二种方法是设定转矩提升，也就是在V/F比率不变的情况下，将输出电压都增加10－50V的电压增益，这种方法也可达到以上效果。


由此得出结论:变频器可以在低频下正常运行，但要根据负载情况适当改变输出电压增益，也就是输出转矩，但要注意电压不可提升过高，以防止电机定子超过磁饱和反而引起电流过大和耗电增加。合理的调节可以提高设备的运转性能并达到提高功率因数而节电。


只要按以上方法调整，变频器和电机就可以在低于10赫兹下正常运转，关键是调好转矩补偿，以保证低速下有合适的转矩，而且应保证低速下的电机冷却达到要求，不致电机温度过高。对10-50赫兹的运行频率的调整可以根据实际需要进行即时调整，从而满足现场注入的要求。在电机负荷不超的情况下（主要指注入压力不超过16MPa），也可以将频率上调到50-59赫兹运行，对变频器和电机都没有大的影响。