变频系统操作及维护手册(共21页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上WZ11-1N平台潜油电泵控制系统中海油能源发展股份有限公司采油技术服务分公司2008年12月目 录警告合格操作员 为了理解本手册和本手册中的警示标记并能熟练掌握变频系统中所有设备的相关操作，合格操作员必须经过变频系统技术操作培训并取得合格资格。危 险 当违反本手册中的操作规定或不按安全规程操作，必会造成 ！ 严重人身伤害或设备重大损坏。 警 告 当违反本手册中的操作规定或不按安全规程规定操作，可能会造 ！ 成严重人身伤害或设备重大损坏。 当 心 当违反本手册中的某些操作规定或不按安全规程规定操作，可能 ！ 会造成一定的人身伤害或设备部分损坏。 注 意 有关重要信息应

2、引起高度重视。 ！ 未经许可不得复制、修改本说明书，因系统改进及规格变更，公司不另行通知。本说明书尽力详述有关内容， 本说明书中没有特别叙述的内容即可解释为不可使用。1系统概述适应范围 本系统根据铭牌上规定的电压范围、功率范围、机组数量等，工作在输入电网频率为50HZ的三相交流电网上；实现多台变频运行、运行和报警状态显示、历史数据查询、故障查询等功能。系统组成 系统包括如下几个部分： 7套变频器(含正弦波滤波器) 7台变频升压变压器 2台有源电力滤波器 1台中央控制柜系统原理 在海上平台采用低压变频然后升压的方式来满足石油平台上的中压电机的要求。考虑到潜油电机的电压范围很宽，使用了具有三组抽头

3、的变频升压变压器。使用时根据潜油泵的电压大小选择合适的抽头。对于变频系统，平台电源（380V）接到变频器作为输入电源，变频器的输出接输出滤波器，形成正弦波后由变频升压变压器升压，变频升压变压器的输出直接与电机的电缆相接。变频器输出是调制的方波，在拖动海上石油平台上的电机时会有很多不利的情况，其中之一是在电机侧容易出现高次谐波，为了避免这些不利现象的发生，在变频器的输出侧使用了正弦波滤波器。通过正弦波滤波器后，方波信号会变成很好的正弦波形，可以解决上述问题。 系统功能 变频参数设置 实时数据监测 多种保护与报警 历史数据和故障查询 单台电泵变频运行 单台调产或测井2安装与接线2.1 变频器、中央

4、控制柜的安装及接线安 装 中央控制柜、变频器并排安放在一起，统一安装在平台电泵控制室，底部与平台铁板固定，防止平台在海上晃动时导致倾倒发生危险（中央控制柜、变频器的外形及安装图分别见附图2、附图3）。考虑到以后的维护方便，中央控制柜两侧和后侧应当留有550mm的宽度，便于设备维护和安装。2.1.1 变频器接线主电路接线端子输入端子：U1/L1 V1/L2 W1/L3（接平台380V电源）输出端子：U2/T1 V2/T2 V3/T3（接变频升压变压器输入）通讯接线在本系统中，变频器与中央控制柜PLC S7300之间是采用PROFIBUS协议通讯。PROFIBUS完全满足传动工艺的要求，运用PRO

5、FIBUS协议，可以实现上位机与变频器之间的参数读出，参数写入，和变频器的启停控制。中央控制柜与中控室采用MODBUS总线通讯。3准备变频系统运行前或设备第一次开机或设备停运较长时间后开机运行，都要例行下列程序，首先将设备和系统准备好3.1通电前的检查 检查变压器、变频器等设备主线路接线正确与否，螺丝是否均已拧紧，接地是否良好，控制线路是否无误；这一工作是对上一步骤的确认。3.2试运行u 单机通电试运行：对变频器（包括HVM滤波器）、中央控制柜均要进行单机通电试验， 确保每台设备处于完好状态，只有顺利通过这一步骤，才能进入下一程序。 u 联机启动试运行： 变频升压变压器等是从动供电，因此必须在

6、联机启动时才能运行，其主电路工作流程见下图： 危 险 注： 在做上述项目测试时，其检测设备要符合每一级相关电 压，否则会有危险。 ！ 3.3系统运行的操作准备3.3.1 变频启动潜油泵1. 检查并确认变频器的参数设置；2. 检查并确认中央控制柜的参数设置；3.3.2 变频器操作变频器为高压带电体，工作时请不要随意打开柜门。如检修必须打开，请先把主开关断掉，再过五分钟以上，直到PMU面板无显示方可开门，才能进行检查和维修。但电子元件不可用手触摸，否则静电容易损坏电子元件。另外，柜内主接线请勿随意改动。u 启动前的检查检查变频器进出线接线正确后，再合上变频器左下角的进线主开关，这时门上PMU显示面

7、板自检（数字变化），最后显示主菜单。u 变频柜的控制方式变频器由PLCS7300控制，使用PROFIBUS协议，变频器的启动、停止、电机保护参数写入、参数的读出均由上位机程序控制。u 变频器的参数设置1、 参数复位到出厂设置2、 根据变频参数表设置变频器参数u 故障报警变频器有故障时，通过profibus现场总线传到上位机进行显示，同时变频器就会自动停机而且在上位机上显示故障原因，另外还可通过上位机的故障记录功能查询最近1000次的故障记录。u 故障复位故障排除后，可在上位机上按下复位键ReSet，变频器即可投入正常工作，如果按复位健不起作用，可断开变频器电源，三分钟以后再上电，即可正常工作。

8、3.4潜油电泵控制系统的启动步骤A. 在系统首次运行和更换电泵后，需要有操作权限的技术人员进行变频参数设置。需要设置的参数包括：过载设置、欠载设置、过载时间、欠载时间等。B. 在上位机选择相应的运行井号，只有满足启动条件时才能选择进行启动，否则按钮为灰色，禁止操作。C. 系统满足启动条件时才能按启动按钮。D. 在运行过程中，如出现报警，则显示报警提示，出现报警提示后，确认后才可消除报警提示。如不能消除，则说明报警仍然存在。E. 在运行过程中，根据需要可按“停止”按钮来停止变频器。F. 运行完毕，返回主画面。4系统操作4.1中央控制柜操作首先合上中央控制柜内的空气开关（原理图的ZK），面板电源指

9、示灯亮，此时中央控制柜内的设备全部带电，监控计算机启动运行。4.2系统操作介绍 中央控制柜工业计算机是集系统软件和用户软件为一体的人机操作界面（HMI），操作人员只要在屏幕上点击相应的按钮即可进行相应的操作，非常直观明了。该系统在操作主界面上有七个主要操作功能。4.2.1系统操作主画面 系统上电后自动运行显示该画面，在该画面的左边有：数据总览、选井启动、参数设置、历史曲线、故障查询、系统封面和退出系统共七个主要操作功能按钮，只要在屏幕上点相应的按钮即可进行相关操作。4.2.2平台电泵数据总览在系统主画面上按“数据总览”按钮后，即进入平台电泵数据总览画面，如下图所示：在平台电泵数据总览中显示了所

10、有电泵的主要运行数据：电机电压、电机电流、变频频率等以及运行状态和故障指示。图中数据为蓝色字体时说明控制当前电泵在线（即变频器在工作并且在网络中工作正常），相反，若没有数据显示则表明相应的变频器断电，不在网络中工作即离线。PROFIBUS网络有识别站点上线、离线的能力，并且整个网络通讯不受其影响。当DP从站（即变频器）上线或离线时，S7300PLC通过硬件诊断识别出来，再通过相应程序的处理使S7300PLC不会进入STOP模式，保持继续运行。“运行电压”是指从变频变压器输出到电机的电源电压；运行电流是电机的实际运行电流； “变频频率”是变频器的运行频率，如果变频器未运行则数据为零；“运行状态”

11、指示灯呈现绿色表明电泵处于变频运行状态，“停机状态”为红色时表明处于停机状态；如果电泵或者变频器运行出现故障，则“故障指示”灯呈现红色闪烁状态。选择井号按钮，可以进入相应井电泵运行监控画面，进行启停控制和数据查询等操作。注： “在线” 表示变频器在工作并且在网络中工作正常，运行状态良好；“离线”表示变频器暂时不在网络中运行，说明变频器断电或其profibus总线适配器损坏。4.2.3参数设置 在“主菜单”画面上按“参数设置”按钮后，即进入参数设置画面。“参数设置”是受密码保护的，防止无关人员随意操作； 通过选择不同的井号按钮设置不同井的电机保护参数。“参数名称”列显示了所要设置的保护参数，这些

12、数据直接从中央控制柜的PLC中读取 ，点击“修改设置”数据右侧的“”按钮输入要修改的新的设定值。 输入完毕按“修改生效”和“确定”按钮，使得新的设定值写入到PLC中，这时“当前设置”和“修改设置”数据保持一致，说明修改成功，相反，如果按“修改生效”和“确定”按钮后，“当前设置”和“修改设置”数据保持不一致，则说明修改未成功，可以重新再试一遍，如果仍未成功需要与系统供应商联系。在选择“井号”时有可能按钮是灰色的，无法操作，这说明相应的变频器不在线即相应的变频器可能断电。在输入参数时，只需要用点“修改设置”列右边的“”按钮，则会弹出一个模拟键盘（如右图），供用户进行数据输入。模拟键盘上 “CLR”

13、用于清除输入的所有字符，便于重新输入。如果不输入任何数据按“取消”键即可，如果输入完毕请按“输入”键。 “档位设置” 是指当前变压器所设置的档位电压值；“过载设置” 是指当运行电流大于此数值时，系统认为发生过载；“欠载设置” 是指当运行电流小于此数值时，系统认为发生欠载；“过压设置”是指当运行电压大于此数值时，系统认为发生过压；“欠压设置”是指当运行电压小于此数值时，系统认为发生欠压；“过载延时设置”是指允许发生过载的时间，超出此时间控制柜跳闸；“欠载延时设置”是指允许发生欠载的时间，超出此时间控制柜跳闸；“过压延时设置”是指允许发生过压的时间，超出此时间控制柜跳闸；“欠压延时设置”是指允许发

14、生欠压的时间，超出此时间控制柜跳闸； “短路设置”是指运行电流大于此设定值时，系统认为发生短路，变频器立即跳闸，不做任何延时；注：“过载设置”是潜油电机额定电流的1.2倍,“欠载设置”为稳定运行电流的0.8倍，但必须大于电机的空载电流。“过压设置”和“欠压设置”分别为运行电压的1.2倍和0.8倍。“电流不平衡设置”一般采用经验值20 %即可，“短路设置”一般为额定电流47倍，需要根据实际情况适当调整。由于电机保护参数的设置直接影响到电机的正常运行，所以电机保护参数的设置一定要谨慎。4.2.4选井启动 在系统主画面上按“选井启动”按钮后，即进入“选井启动”画面。在进行电泵启动之前需要首先设置电泵

15、运行参数；确定已设置好电机参数后，通过选择相应的井号按钮，进入相应井的启动画面（亦即单井运行监控画面）。在该画面上显示了平台所有电潜泵井的井号按钮，按钮字体的颜色代表当前变频器是否在线，字体呈现灰色表明不在线（即离线），红色表明在线。选择井号按钮进入单井的变频启动画面如下图所示：在画面左侧区域显示了当前电控柜的各种开关状态，在变频主回路上、下两个开关分别代表变频电源开关和变频接通显示。当各个开关为绿色方块时代表开关合上，相反表明断开。主回路下面红黄圆圈代表潜油电机，红黄颜色交替时表明电机在运行。在“运行状态”栏有3个模拟指示灯，绿色“运行”灯亮，说明电机在运行，“停机”灯为红色时，表明停机状态

16、，如果电机出现故障，则“故障”灯呈现红色同时闪烁。电机故障包括：短路、过载、欠载、过压、欠压等。在“实测显示”区域显示了当前电机的所有实时运行数据，包括电机电压（单位：V）、电流（单位：A）等。在“远程控制”栏可以实现在上位机对电泵的远程启动、停止操作。启动电泵只有在电泵处于停机的状态下并且输入启动频率（=30hz），“启动”按钮可以操作；相反，如果条件不满足，则“启动”按钮为灰色，不能进行操作，防止误操作的发生。检查变频参数设置，系统满足启动条件后，即可启动变频器（可由上图中的各个频率值按钮来输入频率，并可通过右边的微调按钮对输入频率进行微调）。4.2.5 历史曲线通过主画面的“历史曲线”按

17、钮可以查看任意电泵的历史运行记录，包括运行电压、运行电流等数据。上位机中记录了平台所有电泵的历史运行记录，数据记录的时间间隔正常情况下为每分钟记录一次，在历史数据库中进行归档，用于日后查询；在数据突变并导致跳闸的情况下，数据记录的时间间隔为500ms，记录时间为跳闸的前10分钟，用于对故障进行数据分析。历史曲线画面如下图： 历史数据库中归档存储了约一年的电泵运行数据，可以通过不同功能按钮察看相应的历史数据，这些功能按钮有10分钟、1小时、8小时、1天、1周、1月、1年等，分别用于察看数据库相应的的历史数据。打印：通过彩色打印机可打印整个屏幕画面，不同的曲线通过不同的颜色和线型进行区别。4.2.

18、6 故障查询在主画面中选择“故障查询”，进入故障查询画面，如下图：在上位机的历史故障数据库中记录了所有电泵总共1000次的跳闸记录，用于对历史故障进行统计和分析。历史故障记录的内容有跳闸的日期、时间、跳闸原因以及跳闸时刻的电机电压、电机电流、运行频率等。历史故障数据库具有自动刷新的功能。 注： 在历史故障记录画面中红色字体黑色背景代表故障的到达即发生，蓝色字体白色背景代表故障的离开即消失。4.2.7 退出系统点击主菜单中的“退出系统”，即可退出监控系统，返回计算机桌面。5 常见故障分析1）、中央控制柜内UPS电源连续发出“嘀嘀”声。原因：1.UPS电源处于电池工作状态，如果要关闭中控柜，也需要

19、关闭UPS电源，在打开控制柜电源后，也应该打开UPS电源；2.如果UPS电源在发出“嘀嘀”声的同时，启电源灯不断闪烁，则可能是其工作电源（220V）过高或过低，电源恢复正常后，声音消失；如果电源正常，仍发出“嘀嘀”声，则UPS电源损坏，请与厂家联系。2）、数据总览或其它数据显示画面，数据呈现灰色并有阴影。原因：计算机监控软件WINCC与PLC通讯中断或者网络通讯存在干扰。需要检查通讯电缆链接器是否松动。3）、在单井运行监控画面，“启动”按钮呈现灰色，无法操作。原因：1、变频器未上电，2、当前井电泵处于运行状态，3、当前变频器存在报警状态。4）、变频运行监控画面，启动按钮呈灰色，运行状况 “未准备好” 。原因：1、此VSD正在运行，2、中控禁止启动。6 附录附图1: WZ11-1N平台电泵控制系统网络图附图2: 变频器外形及结构图附图3: 中央控制柜外形及结构图专心-专注-专业附图1: WZ11-1N平台电泵控制系统网络图附图2: 变频器外形及结构图附图3: 中央控制柜外形及结构图