摘要：修井機(jī)變頻器是由山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司研發(fā)的高性能提升類變頻器。介紹了該變頻器的主要特點(diǎn)、性能和功能等。

關(guān)鍵詞：修井機(jī)變頻器應(yīng)用

1引言

原油田修井機(jī)井的缺點(diǎn)：柴油機(jī)械耗能高，排放大量的廢氣，污染環(huán)境。機(jī)械傳動(dòng)零件磨損嚴(yán)重，事故率高，操作過(guò)程復(fù)雜，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高。噪聲高。

2油田修井機(jī)采用變頻器的優(yōu)點(diǎn)

（1）用變頻調(diào)速電機(jī)（普通三相異步電動(dòng)機(jī)也可）代替柴油機(jī)，可以省去一大部分的機(jī)械傳動(dòng)裝置，少出故障，減少維修，提高效率。

（2）以“電驅(qū)代替油驅(qū)”，可以節(jié)省昂貴的柴油。

（3）沒(méi)有廢氣的排放，做到清潔環(huán)保。社會(huì)效益可觀。

（4）電驅(qū)自動(dòng)化程度更強(qiáng)，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。

3修井機(jī)變頻器的功能特點(diǎn)

3.1應(yīng)用環(huán)境和工作方式

（1）為油田油井作業(yè)機(jī)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)提供電源。

（2）工作方式：主要提升、下放油管、類似吊車、提升機(jī)的工作方式。

（3）野外作業(yè)，工作環(huán)境比較惡劣。適合-40℃～50℃環(huán)境下長(zhǎng)期工作。

（4）由于現(xiàn)場(chǎng)供電條件的限制，控制臺(tái)和變頻器之間相距50m～100m。也可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作與監(jiān)控。

3.2變頻器參數(shù)

輸入電壓：AC380V、3相

輸入電壓波動(dòng)：±20%

輸入頻率：50Hz

輸入頻率波動(dòng)：±5%

額定輸出電壓：340VAC3相(在恒功率調(diào)速范圍內(nèi)從25Hz上調(diào)到85Hz時(shí)，輸出電壓同步從340V上調(diào)到380V)

額定輸出頻率（基準(zhǔn)頻率）25Hz

最高輸出頻率：85Hz

輸出頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5～85Hz

工作方式：連續(xù)

3.3變頻器的主要控制功能

變頻器具有啟動(dòng)/停止功能

正/反轉(zhuǎn)控制功能

正轉(zhuǎn)快，正轉(zhuǎn)慢，正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)功能

反轉(zhuǎn)快，反轉(zhuǎn)慢，反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)功能

變頻器復(fù)位功能

頻率調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)）功能

電壓、電流顯示功能

變頻器故障顯示功能

3.4其它特性

(1)四象限運(yùn)行，S形加減速曲線。

(2)變頻器在啟動(dòng)之前自動(dòng)進(jìn)行直流勵(lì)磁使電動(dòng)機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩（可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的200%），可以維持重物在空中處于近似停止?fàn)顟B(tài)。

(3)變頻器低速運(yùn)行時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩提升可達(dá)到200%，保證制動(dòng)器松動(dòng)或失靈時(shí)不會(huì)出現(xiàn)重物的下滑，確保系統(tǒng)安全可靠。

(4)變頻器具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，不會(huì)出現(xiàn)“溜鉤”。

(5)當(dāng)?shù)踔匚锏拇筱^卡住時(shí)可以自動(dòng)斷開(kāi)電源，保護(hù)設(shè)備不受損害。

(6)變頻器配有回饋單元，將再生能量回饋電網(wǎng)。

(7)變頻器配有制動(dòng)單元，內(nèi)含剎車電阻和剎車控制系統(tǒng)。（當(dāng)快速停機(jī)時(shí)，耗掉系統(tǒng)的慣性能量）。

(8)變頻器具有封鎖輸出功能，下放時(shí)也可使吊鉤快速自由落體。

(9)變頻器設(shè)有轉(zhuǎn)矩記憶功能：為了確保提升機(jī)構(gòu)安全運(yùn)行，啟動(dòng)時(shí)，必須保證變頻器在電動(dòng)機(jī)軸上輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到負(fù)載轉(zhuǎn)矩或大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，才能打開(kāi)制動(dòng)抱閘，這樣才能有效避免提升機(jī)構(gòu)失控。

(10)變頻器在正常工作時(shí)（非啟動(dòng)、低轉(zhuǎn)速運(yùn)行），具有轉(zhuǎn)矩限制功能：如果當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)矩達(dá)到或超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，此功能自動(dòng)調(diào)整輸出頻率，防止變頻器由于過(guò)流而跳閘。

3.5變頻器具有各種保護(hù)功能

過(guò)載保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、浪涌抑制、欠電壓保護(hù)、輸入斷相保護(hù)、變頻器過(guò)熱及電機(jī)過(guò)熱保護(hù)、短路保護(hù)、失速保護(hù)。

4變頻器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1主回路結(jié)構(gòu)

修井機(jī)要求變頻器四象限運(yùn)行，對(duì)于產(chǎn)生的再生能量要求變頻器配有回饋單元進(jìn)行處理，變頻器主回路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1主回路圖

4.2整機(jī)控制原理

風(fēng)光牌修井機(jī)變頻器控制原理如圖2所示。

圖2整機(jī)控制原理圖

5操作方式

變頻器操作方式靈活，可分為按鈕操作、面板操作（觸摸屏操作）兩種方式。

5.1按鈕操作

（1）手動(dòng)方式

開(kāi)機(jī)：在操作臺(tái)上按下正轉(zhuǎn)按鈕，變頻器正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，松閘后運(yùn)行，按住該按鈕不釋放，變頻器頻率持續(xù)上升，電機(jī)持續(xù)加速運(yùn)行，松開(kāi)按鈕，變頻頻率停止上升，電機(jī)在該頻率上勻速運(yùn)行。這時(shí)按下反轉(zhuǎn)按鈕，變頻器頻率逐漸下降至零，并在電機(jī)停止正轉(zhuǎn)運(yùn)行的瞬間，自動(dòng)輸出足夠大的直流制動(dòng)力矩來(lái)抱住電機(jī)，使負(fù)載不下滑，然后電機(jī)接著開(kāi)始反轉(zhuǎn)運(yùn)行。反轉(zhuǎn)切換至正轉(zhuǎn)也一樣。

減速：變頻器在某一頻率上運(yùn)行時(shí)，按住此按鈕不釋放，頻率一直下降，松開(kāi)按鈕，頻率停止下降。電機(jī)在該頻率對(duì)應(yīng)的速度運(yùn)行。

停機(jī)：變頻器不管運(yùn)行在任何頻率，按下此按鈕時(shí)，變頻器頻率下降，降為零時(shí)輸出直流制動(dòng)力矩來(lái)抱住電機(jī)。拉回手閘直流制動(dòng)解除。

點(diǎn)動(dòng)：通過(guò)正反按鈕來(lái)定方向，按住此按鈕，變頻器頻率開(kāi)始上升，松開(kāi)按鈕，頻率下降至最低頻率0.5Hz.。

記憶開(kāi)機(jī)：開(kāi)機(jī)前按下頻率記憶開(kāi)，下次運(yùn)行頻率自動(dòng)上升到記憶頻率。

開(kāi)機(jī)前按下頻率記憶關(guān)，下次運(yùn)行將由手動(dòng)從0.5Hz開(kāi)始加速調(diào)節(jié)。

（2）自動(dòng)方式

將觸摸屏上手動(dòng)/自動(dòng)打至自動(dòng)。按下方向按鈕，松閘后，運(yùn)行將根據(jù)重量自動(dòng)選擇速度，實(shí)現(xiàn)輕載快速，重載慢速，自動(dòng)加速，自動(dòng)減速到達(dá)靠近停車位以最低速度運(yùn)行，拉閘停車，方向自動(dòng)解除。即可進(jìn)入下個(gè)工作循環(huán)。

5.2面板操作（觸摸屏操作）

（1）觸摸屏共四個(gè)畫面：第一面如圖3所示，上面具有正轉(zhuǎn)指示、反轉(zhuǎn)指示、松閘指示、制動(dòng)報(bào)警指示、故障指示、超重指示。電壓顯示，輸入電流顯示，輸出電流顯示，頻率顯示，重量顯示。按鈕/面板是用按鈕操作還是觸摸屏操作的選擇鍵。報(bào)警/靜音用來(lái)故障聲音報(bào)警，開(kāi)環(huán)/閉環(huán)用來(lái)超重限制開(kāi)機(jī)，按操作鍵進(jìn)入第二畫面，如圖4所示。根據(jù)文字提示可進(jìn)行相應(yīng)操作。第三畫面是時(shí)間和日期，如圖5所示。按下頁(yè)鍵進(jìn)入第四畫面，如圖6所示，第四畫面是顯示校正。

圖3

圖4

圖5

圖6

（2）觸摸屏上同樣可以進(jìn)行開(kāi)停機(jī)操作，具備手動(dòng)方式自動(dòng)方式。

手動(dòng)方式：將按鈕/面板打至面板，將手動(dòng)/自動(dòng)打至手動(dòng)。按方向正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，松閘后運(yùn)行，近距調(diào)整，可進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)操作。按方向或減速進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，到位停車，拉閘即可。方向自動(dòng)解除。

自動(dòng)方式：將按鈕/面板打至面板，將手動(dòng)/自動(dòng)打至自動(dòng)。按方向正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。松閘后，運(yùn)行將根據(jù)重量自動(dòng)選擇速度，實(shí)現(xiàn)輕載快速，重載慢速，自動(dòng)加速，自動(dòng)減速到達(dá)靠近停車位以最低速度運(yùn)行，拉閘停車，方向自動(dòng)解除。即可進(jìn)入下個(gè)工作循環(huán)。

6結(jié)束語(yǔ)

風(fēng)光修井機(jī)變頻器對(duì)負(fù)載的適應(yīng)能力強(qiáng)，又根據(jù)負(fù)載大小，自動(dòng)調(diào)整力矩補(bǔ)償，調(diào)整最佳運(yùn)行速度，增加了設(shè)備的柔性。靈活簡(jiǎn)單的操作，自動(dòng)化智能控制。針對(duì)耗能高，作業(yè)速度慢、故障多，難以修復(fù)的老式修井機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造為電驅(qū)動(dòng)，配以變頻器，讓它們復(fù)活，重新為油田的生產(chǎn)作貢獻(xiàn)。也可以做定型產(chǎn)品的配套，為專門生產(chǎn)“電驅(qū)”和“雙驅(qū)”油田作業(yè)修井機(jī)配套。所以采用變頻調(diào)速修井機(jī)就成為今后油田修井作業(yè)的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

【1】李瑞來(lái)《山東新風(fēng)光電子變頻器參考資料》

【2】尹彭飛《風(fēng)光變頻器鉆機(jī)說(shuō)明書》

作者簡(jiǎn)介：

杜秀虹，女，工程師，1990年畢業(yè)于山東工業(yè)大學(xué)電氣自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)從事多電平逆變器的研發(fā)工作。