變頻器使用—讓你隨心所欲

由于聚合物溶液是一種非牛頓流體，三次采油現場由于幾乎所有設備都需要調速運行，因此變頻器得到了廣泛的應用。

通常情況下，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把電源的交流電通過橋式整流變換為直流電（DC），把直流電（DC）變換為交流電（AC），其電學術語為“inverter”（逆變器）。由于變頻器設備中產生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器。用于電機控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。


變頻器的工作原理：三相交流電源經橋式整流電路由交流電變為單相脈動直流電，然后經大容量電容濾波變為較穩定的高壓直流電，再經過振蕩逆變系統轉換為電壓頻率可變的交流電去驅動負載，在這過程中有中央控制系統參與的閉環控制，其中包括對輸入電源的電壓、頻率監視、整流后的直流電壓監視、輸出的電壓頻率電流監視、變頻器的溫度監視、外部輸入故障監視等。
變頻器在三次采油礦場應用：變頻器在低速和高速運轉時電流過大，變頻器本身和負載溫度過高，負載（電機）噪聲和振動過大。


在孤東油田三元復合驅項目中，有5臺東芝30KW變頻器，因為設計參數和投產實際負荷有差異，結果實際運行時需要變頻器的運行頻率需要在8－10赫茲運行，也就是常見的低頻狀態下運行，結果每臺變頻器所帶的電機的普遍振動過大，且運行中發出“吱吱”的噪音，電機表面溫度都在80℃以上，最高達到90℃，變頻器輸出電流35A以上，且電流波動較大。經美國現場電氣工程師調試后得出結論：變頻器不可在低頻下連續運轉，況且電機風扇轉速慢導致電機散熱不好，發熱在所難免。


技術人員經過仔細分析研究的變頻器說明書，發現了V/F參數以及轉矩等各項參數的意義和設定方法，推測變頻器在低頻下電流過大是因為低頻時輸出轉矩過小引起。根據電機功率公式W=UICOS∮可以看出：在輸出功率一定時適當提高輸出電壓就可降低輸出電流，因此試驗了兩種方法：第一種方法是改變V/F曲線，把變頻器的基本頻率由50赫茲下調為40赫茲左右，也就是說讓變頻器在40赫茲左右時對應輸出電壓380v，相對來說在8－10赫茲時輸出電壓約增加20％的輸出電壓，經過調整5臺變頻器的基本頻率在38－42赫茲之間，運轉時的輸出電流約是原來的50％左右，變頻器和電機的溫度都大大降低，電機溫度在34－39℃之間，噪聲和振動也變得很小，較之工頻時電機運轉有力而平穩。第二種方法是設定轉矩提升，也就是在V/F比率不變的情況下，將輸出電壓都增加10－50V的電壓增益，這種方法也可達到以上效果。


由此得出結論:變頻器可以在低頻下正常運行，但要根據負載情況適當改變輸出電壓增益，也就是輸出轉矩，但要注意電壓不可提升過高，以防止電機定子超過磁飽和反而引起電流過大和耗電增加。合理的調節可以提高設備的運轉性能并達到提高功率因數而節電。


只要按以上方法調整，變頻器和電機就可以在低于10赫茲下正常運轉，關鍵是調好轉矩補償，以保證低速下有合適的轉矩，而且應保證低速下的電機冷卻達到要求，不致電機溫度過高。對10-50赫茲的運行頻率的調整可以根據實際需要進行即時調整，從而滿足現場注入的要求。在電機負荷不超的情況下（主要指注入壓力不超過16MPa），也可以將頻率上調到50-59赫茲運行，對變頻器和電機都沒有大的影響。