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高压变频器国产化技术改造Technical Transformation of Localization of High Voltage Inverter陈子吉（中国石油四川石化有限责任公司，四川彭州 611930）摘 要 高压变频器是当前工业企业进行节能改造的常用设备，对于工业企业节能降耗有着重要的作用。由于环境恶劣、检修不当、运行周期长、设备自身问题等原因，长期运行会使高压变频器产生一些不可逆的损伤，导致变频器故障频发，直接影响企业安全稳定运行；针对此类情况，简单的设备维修已不足以明显降低故障率，此时变频器技术改造显得尤为重要。关键词 炼化企业；自备电站；变频器国产化技术改造中图分类号 TN773 文献标识码 B0 引言大型炼化企业作为能源消耗大户，在节能降耗方面有着巨大潜能，其中采用变频器技术是当前大型机组节能降耗的主要选择之一。低功耗的变频器调速技术能够提升设备运行效率、降低设备运行成本1、减少能源损耗，为企业创造更大的经济效益。但是高压变频器属于近十几年发展高压变频器国产化技术改造陈子吉然后分别从标准、技术、设备、管理及人才等几方面给出了几点应对策略。参考文献：1陈岳飞，赵鑫，朱凌瑾.我国检验检测行业的实然困境与发展对策J.中国检验检测.2021，29(04):8-11.2Hipp,Christiane,Grupp,etc.Innovation in the service sector:the demand for service-specific innovation measurement concepts and typologiesJ.Research Policy,2005,34(4):517-535.3张秀芹.新形势下我国第三方检验检测机构的机遇和挑战C/现代食品工程与营养健康学术研讨会暨2020年广东省食品学会年会论文集.2020:126-1284方璐，李法香，冯磊，等.互联网背景下检测行业发展模式探索J.电子元器件与信息技术.2021,5(02):150-151.5本刊讯.关于进一步深化改革促进检验检测行业做优做强的指导意见 的印发 将如何推动检验检测机构市场化改革J.中国品牌与防伪.2021(10):25-29.6李铭恩，杨旭，黄逸雪.化工行业检测实验室信息化设计和实施J.质量与认证.2021(06):61-64.7潘寿虎，申东滨，邓时虎，等.计量检测行业数字化方向的探究J.衡器.2021,50(07):30-32+51.8 高雨辰.检验检测行业信息化的发展问题及解决措施J.上海建设科技.2021(01):72-74.9陈雷，张茂帆，刘慧伟.检验检测行业数字化转型发展的若干思考J.质量与认证.2021(06):50-52.10 许欢.检验检测行业数字化转型是时代需要J.中国纤检.2021(08):46-48.11 黎松筠，田明棋，王柠莎.“互联网+”时代检验检测服务面临的机遇与挑战J.中国检验检测.2020,28(06):3-4+37.12 黎松筠，田明棋，王柠莎，等.检验检测协同创新服务平台建设研究J.中国检验检测.2020,28(05):3-6.-9仪器仪表与分析监测 2024年第1期起来的技术，在应用领域存在诸多不稳定因素，一旦高压变频器发生故障跳闸，将会对企业造成严重的经济损失2。某炼化厂自备电站锅炉 6kV送、引风机均采用西门子变频器系列产品，设备型号为6SR3502-6FE41-8BF0-Z 和 6SR3502-6FD41-2BF0-Z，投入运行近 10年，变频器整体性能下降，故障频发，对生产运行造成了比较大的影响。如何使变频器稳定运行以减少故障发生率，对该厂安全运行至关重要3。针对以上存在的问题，进行以下分析及技术改造。1 变频器简介变频器是一种基于硅材料的半导体器件，其中交流电机变频调速设备采用单元串联的新型电路拓扑结构形式，组件包括功率模块、控制系统、移相隔离变压器4。其中移相隔离变压器作为功率单元的电源输入部分，原边为星型连接，副边为延边三角形连接，实现移相隔离的作用。功率单元由多组结构、电路相同的功率模块串联而成，形成高压输出回路。2 故障频发原因分析2.1 温度较高变频器由大功率的电子元件组成，对于工作温度异常敏感，当温度太高或者太低时都会对变频器中的电子元件产生一定的影响，甚至不能正常工作，随着时间推移会进一步造成变频器出现不可逆转的损伤。一般 IGBT 功率单元的温度控制在 40以下。该厂引、送风机变频器投产前期运行环境温度较高，加速了变频器元器件的老化。2.2 气体腐蚀当环境中存在腐蚀性气体，会对引线、电路板造成不可逆转的腐蚀，加剧绝缘材料的老化，降低绝缘性能。该厂为炼化企业，环境中存在一定的腐蚀性气体，长期积累导致部分元器件腐蚀，运行稳定性下降。2.3 粉尘积聚锅炉的整个生产过程中会产生一定的粉尘，如果不及时进行清扫，会降低元器件的绝缘水平，损坏电路元件。2.4 湿度较大该厂位于南方，空气湿度大，再加上变频器紧邻减温减压器、给水管道、蒸汽管道等，进一步增加了空气湿度，当变频器与周围环境温差变化较大时会在电子元件中产生潮气凝结现象，损坏电路板等精密元件。2.5 运行周期太长炼化企业属于石油化工行业，采用三班倒的连续生产模式，石油化工最大负荷利用小时数达到 7200h，在所有行业里属于较高水平，这意味着变频器也是长周期运行，会加速设备的老化。3 改造概述利旧变压器和原有变频器柜机框架，只更换功率单元和控制系统。将原变频器的功率单元、控制回路、采样回路拆除，在保留原变压器、柜顶风机及所有柜体的情况下，安装新的功率单元、控制盘、控制及动力电缆，以及采样回路。设备安装要牢固，接线可靠美观；内部风口对齐，保证散热效果良好；外部信号能够无缝切换到新的变频器系统；上位机系统无需改变即可实现原来的启停、调速控制。4 改造优点4.1 无需土建、减少施工，改造周期短此项改造充分利用原有的柜机框架，只进行功率单元和控制系统的更新，不需要进行土建施工，可以尽量地减少施工量，极大地缩短改造周期，改造后能够快速地投产使用。4.2 项目走备件流程，采购周期短 与整体升级改造相比，尽可能地降低了投资预算，通过备件流程等渠道尽快完成采购，缩短采购周期。-104.3 降低改造成本 柜机壳体、柜顶风机、变频器到单元的线缆均可利用，降低改造成本。对于原有的移相变压器、单元间的线缆等在进行绝缘检查正常后可以继续使用，尽可能降低改造成本。4.4 缓解备件压力，售后便捷此次变频器改造为国产化改造，采用国产变频器后对于后期维护及备件采购均存在诸多便利条件，如备件价格低、采购周期短、售后响应快等。4.5 控制系统及单元优化控制系统及硬件均采用国内变频器主流厂家的最新设计，主控板控制算法保护性更好，单元故障率低，综合性能好且简洁，可靠性高，更加稳定。5 具体改造措施5.1 保留移相变压器柜现场移相变压器为H级绝缘，一次侧额定电压6000V，二次侧额定电压630V。其使用寿命一般较长（可达 1520年），投运至今，因设备维护得当从未发生过任何故障，设备整体较新，故可将原变压器及变压器柜一并保留，仅更换柜内的输入及输出电压采样器件、变压器温度传感器（需要用套管安装进移相变压器三相绕组中）、温湿度采样板等。电压采样回路更换为国内厂家的产品。5.2 保留柜顶风机现场风机本身质量可靠，且现场维护得当，未发生过任何故障，整体较新，因此保留柜顶风机，仅拆除风管，对原风机进行保养，如清灰处理等。5.3 控制柜控制系统改造针对现场控制盘布局，国产厂家提供适配空间的控制盘结构，将柜门按钮和触摸屏全部拆除，安装国产成套的按钮指示灯及 HMI，包含：急停按钮，远程/本地切换旋钮，故障、运行、电源等的指示灯。5.4 功率单元改造国产化改造同样按照原变频器六个单元（整流、滤波、逆变、制动、驱动、检测）结构进行。因国产功率单元尺寸与原变频器不同，需改造安装支架，必须使安装孔、变频柜散热孔和功率单元对齐。安装时，保证功率单元风口与后面铁板风口对准，保证功率单元热量能被抽出。安装完成后，重新连接功率电缆。6 结论上述变频器国产化技术改造实施后，明显降低了变频器的故障率，引、送风机的长周期稳定运行，保障了炼化企业的安全稳定生产。高压变频器作为重要的节能电器，在工业生产领域已经得到大量的应用，有效地提高了企业经济性5。但是，大功率的高压变频设备在工业领域使用的时间不长，设备迭代周期较快，意味着设备自身的不稳定因素比较多。当变频器使用68年故障率将会大幅度提升，所以当变频器达到运行末期，一般的设备维护已不足以明显降低故障率，此时采用国产化技术改造对于变频器稳定运行显得尤为重要。参考文献：1曾绍洋.高压变频器功率单元故障维修与预防J.现代工业经济和信息化，2021(12):2532542刘杰.一起高压变频器故障跳闸引发的思考J.山西电力，2020(10):45483慕容永坚.6 kV 风机变频器故障分析J.华电技术，2012(8):37394李琦.高压变频器常见故障分析及处理J.仪器仪表用户，2023(7):1101115熊莉.高压变频器常见故障的处理及防范措施J.河北电力技术，2016(4):5962高压变频器国产化技术改造陈子吉-11