一、前言

　　我公司業內高級工程師根據多年的工作經驗和油田的工藝過程，以及油田注水的特別要求精心研制出了油田注水專用全自動化全數字式變頻無級調速器。通過改變頻率,控制電動機轉速,實現不同的注水量.

　　二、技術特點

　　本產品為全自動化運行，操作簡便。

　　全數字式變頻無級調速器。0—--50Hz 為恒轉距輸出,

　　50Hz以上 為恒功率輸出

　　采用世界先進的IGBT功率模塊，輸入電壓范圍容許額定電壓的20%上下波動，適合油田這種電壓波動大的場所。變頻器內置PI調節器和PLC，使注水泵很容易形成開環系統便于控制和維護。

　　三、節能特性

　　由于水泵系統設計的裕度系數過大，同時單機造型向上靠檔，寧大勿小，最終造成系統負荷轉輕，多數水泵都要靠閘閥來節流，人為地增加管網阻力以減少流量，因此阻力損失相當增加，而此時水泵的特性曲線不變，葉片轉速不變，系統輸入功率并無多大減少，所以當流量變化時，會浪費大量的電能，另外，在節流調節方式中，電動機、水泵等長期處于高速、大負載下運行，造成維護工作量大、設備壽命低，并且運行現場噪聲大，影響環境，采用變頻器通過調節轉速來調節流量，其功率(耗電量)與轉速3次方成正比，節能效果非常明顯。

　　四、實施方案

　　1、框圖

　　2、柜體面板說明

　　采用一臺變頻器控制1臺電動機，最大電動機的功率為變頻器功率93KW

　　3、控制過程：

　　利用變頻器的多段速度功能來是實現井口不同壓力的情況，控制電動機轉速注入所要求不同的水量。

　　通過出口壓力變送器采集到的壓力信號轉化為4-20mA電流信號 , 送到PLC微處理器,經過計算,轉換,比較.在0-25Mpa,25-30Mpa,30-35Mpa,35-42Mpa,42Mpa- +∞ ,5段不同壓力值分別對應發出5個開關信號(0001，0010，0011，0100，0101，0110)給變頻器,按在不同開關信號下設定的不同頻率，使電動機在工作在不同轉速.此而保證在不同壓力下完成不同的供水量.

　　針對不同的油井，我們最多能實現16種不同的速度。具有強大的實用性。

　　4、工作原理：

　　在二次控制線路上,由壓力變送器,PLC,以開關信號形式從變頻器的S1,S2,S3,S4多端速度端子輸入，實行閉環控制。變頻器的啟動和停止由FUN、FWD、COM端子組成三線式運轉模式且為雙工控的邏輯啟停。FM和GND接出0-10V直流電壓表以觀察變頻器的輸出頻率。A，C接入閃光報警器，一旦變頻器出現故障及時報警。

　　五、EX系列標準規范

項　　目			規　　　　　范
	額定電壓		三相220V、380V、660V
輸 出	功率（kW）		0.4	0.75	1.5		2.2	4	25.5	7.5	11	15	18.5	22	30
	額定電流（A）	220V	2.4	4.5	7		11	18	22	30	42	55	70	80	110
		380V		2.5	4		6	9	13	17	25	32	38	45	60
		660V						5.5	7.5	9	15	18	22	28	35
	功率（kW）		37	45	55		75	93	110	132	160	200	220	250	280
	額定電流（A）	220V	145	180	215		285	350	415
		380V	75	90	110		150	170	210	250	300	380	420	480	540
		660V	45	52	63		86	98	121	150	175	218	240	270	300
	定額		100%連續
	最大過載電流		150% 1分鐘，180% 0.2秒
電源	額定輸入電壓		單相220V，三相220V、380V、660V±20%，50～60Hz±5%
控 制 及 運 行	輸出電壓自動調整		AVR功能有效時，在輸入電壓變動的情況下，輸出電壓基本不變，保持恒定V/f值
	控制方式		空間矢量控制的正弦波PWM
	頻率控制范圍		0～400Hz
	輸出頻率精度		最大頻率值的±0.5%
	輸出頻率分辨率		0.1Hz
	電壓/頻率特性		額定電壓30%～100%可調，基頻50Hz可調
	轉矩提升		21種方式可選
	加、減速特性		0.2秒～3200秒（程序運行可達32000秒）
	制動轉矩		22KW以內>20%，30KW以上>15%
	頻率設定輸入		鍵盤、鍵盤電位器、0～5V、0～10V、4～20mA，以及相互之間組合、內置PI調節器
	輸入指令信號		運轉、正/反轉、點動、多段速度、多段加減速時間、自由停車、上升/下降控制、復位、電壓/電流信號輸入切換，外部故障，端子屏蔽
	標準功能		電流限幅、轉矩提升、轉速追蹤、直流制動、自由停車再超動多步速度、頻率上下限限制、偏置頻率、頻率增益、載波頻率調整、加減速模式可調、頻率表輸出、電流表輸出、多段速度、程序運行，PI調節器，簡易PLC，比例連動，遠距離控制
	保護功能		過壓、欠壓、過流、電流限幅、過熱，電子熱過載繼電器、過壓失速、數據保護，外部故障
	外部輸出信號		故障繼電器信號 三路可編程開路集電極輸出 兩路模擬輸出信號：DC 0～5V或0～1mA
顯 示	鍵盤		參數設定			功能代碼、數據、狀態
			運行顯示
			故障顯示
使 用 條 件	安裝場所		室內，海拔不高于3000米，無塵，無腐蝕性氣體、無日光直射
	適用環境		-30℃～+50℃，20%～90%PH（無凝露）
	振動		小于0.5g
	儲存方式		-50℃～+65℃
	安裝方式		柜式
防護等級			IP40
冷卻方式			0.75KW及以下為封閉自冷，其它為強迫風冷

　　六、操作說明

　　A、啟動

　　1. 合上控制柜內的空氣開關，點亮變頻器的LED，此時系統處于待操作狀態。

　　2. 按下控制柜門上的綠色啟動按鈕，系統開始自動工作。

　　B、停機

　　1. 按下控制柜門上的紅色停止按鈕，系統停止工作此時變頻器自動記憶并保持設定的運行參數。

　　2. 關閉控制柜內的空氣開關。

　　C、參數設定

　　1. 將井口壓力分為要求的若干不同的壓力段。

　　2. 將PLC的內置地址也分為相應多的段.并對應設定一個開關信號。

　　3. 將PLC接收到的4—20mA連續電流信號和內置地址中的A/D進行比較, 判斷對應后并從該地址中

　　發出開關信號。

　　4. 將變頻器的多段速度端子進行設定

　　開關信號 地址 頻率/轉速

　　0001 35 0Hz

　　0010 36 10Hz

　　0011 37 20Hz

　　0100 38 30Hz

　　0101 39 40Hz

　　0110 40 50Hz

　　0111 41 Hz

　　1000

　　1001

　　……

　　七、運行監控

系統運行時，按 鍵或 鍵

　　LED依次顯示：

00	輸出頻率	當前的運行頻率
01	參考頻率	當前的設定頻率
02	輸出電流	當前輸出電流的有效值的標么值
03	輸出電壓	當前輸出電壓的有效值的標么值
04	機械速度	功能代碼“00”與“69”的乘積
05	OL計數	當前過載率
06	模塊溫度/運行段數	IGBT溫度(15kW及以上無效) 程序運行時的當前運行段數、狀態
07	直流電壓/運行時間	當前直流母線平均電壓 程序運行時的當前運行時間
08	PI調節器給定值	PI調節器給定值
09	PI調節器反饋值	PI調節器反饋值

　　八、鍵盤顯示與管理功能表

　　A、功能代碼

參 數 設 定
功能代碼	功能名稱	設定及指示數據	出廠值
01	參考頻率	0.0—400.0Hz	50.0
10	控制方式	0：鍵盤 1：端子	0
11	頻率給定選擇	0：鍵盤數字設定 1：模擬輸入 2：程序運行 3：擺頻運行 4：PI調節器 5：上升/下降控制1 6：上升/下降控制2	1
12	輸入模擬量選擇	0：鍵盤電位器 1：0-5V 2：0～10V 3：4 –20mA 4：0+1 5：0+2 6：0+3 7：1+2 8：0+3 9：2+3 10：0/3切換 11：1/3切換 12：2/3切換	0
13	最大頻率	50.0—400.0 Hz	50.0
14	基準頻率	50.0—400.0 Hz	50.0
15	輸出電壓	30—100%	100
16	上限頻率	0.5—400.0 Hz	50.0
17	下限頻率	0.0—400.0 Hz	0.0
18	模擬量偏置1(鍵盤電位器)	0.0—100.0%	0
19	模擬量增益1	0—200%	100
20	模擬量偏置2(VA：0-5V輸入)	0.0—100.0%	0.0
21	模擬量增益2	0—200%	100
22	模擬量偏置3(VB：0-10V輸入)	0.0—100.0%	0.0
23	模擬量增益3	0—200%	100
24	模擬量偏置4(IS：4-20m A)	0.0—100.0%	0.0
25	模擬量增益4	0—200%	100
26	轉矩提升	0—20	1
27	電子熱過載水平	50—100%	100
28	直流制動起動頻率	0.0—60.0 Hz	0.0
29	直流制動電壓	0.0—10.0%	5.0
30	直流制動時間	0.0—60.0秒	0.5
31	加速時間1	0.2—3200.0秒	10.0
32	減速時間1	0.2—3200.0秒	10.0
33	加速時間2	0.2—3200.0秒	10.0
34	減速時間2	0.2—3200.0秒	10.0
35	多段速度設定1	0.5—400.0 Hz	5.0
36	多段速度設定2	0.5—400.0 Hz	10.0
37	多段速度設定3	0.5—400.0 Hz	20.0
38	多段速度設定4	0.5—400.0 Hz	30.0
39	多段速度設定5	0.5—400.0 Hz	40.0
40	多段速度設定6	0.5—400.0 Hz	45.0
41	多段速度設定7	0.5—400.0 Hz	50.0
42	多段速度設定8	0.5—400.0 Hz	5.0
43	多段速度設定9	0.5—400.0 Hz	10.0
44	多段速度設定10	0.5—400.0 Hz	20.0
45	多段速度設定11	0.5—400.0 Hz	30.0
46	多段速度設定12	0.5—400.0 Hz	40.0
47	多段速度設定13	0.5—400.0 Hz	50.0
48	多段速度設定14 /上行頻率水平檢測	0.5—400.0 Hz	40.0
49	多段速度設定15 /下行頻率水平檢測	0.5—400.0 Hz	30.0
65	載波頻率調整	0.5—12.0kHz	3.0
66	頻率等效范圍	0.0—5.0Hz	2.5
67	模擬輸入濾波系數	0—99%	0
68	電流限幅動作水平	80—160%	150
69	機械速度系數	0.0—200.0	30
70	加速/減速模式	0：線性 1：S曲線 2：L曲線	0
71	參數設定方式選擇	0：手動設定 1：恢復出廠值 2：參數鎖定 3：故障查詢	0
72	PST端子功能定義	0：nuLL無定義 1：rSE復位 2：FjoG正轉點動 3：rJoG反轉點動 4：S1多段速度運行1 5：S2多希速度運行2 6：S3多段速度運行3 7：S4多段速度運行4 8：2加/減速時間2 9：FrE自由停車(緊急制動) 10：-PrG程序運行時不記憶 11：-P1 PI調節器切換 12：EH外部故障輸入 13：U-1電壓/電流切換 14：uP上升控制 15：doun下降控制
73	FRE端子功能定義
74	S1 端子功能定義
75	S2 端子功能定義
76	S3 端子功能定義
77	S4 端子功能定義
78	輸出端子Y1功能選擇	0：RUN　　 1：FAR　 2：FDTH 3：FDTL 4：UL　　 5：CL 6：OL　　　7：程序運行步數	0
79	輸出端子Y2功能選擇		1
80	輸出端子Y3功能選擇		2
81	模擬輸出FM選擇	0：頻率 1：電流　 2：PI給定 3：PI反饋　4：不用	0
82	模擬輸出AM選擇		1
83	FM滿量程調整	50.0—200.0%	100.0
84	AM滿量程調整		100.0
92	內部保留	0—99%	0
93	反轉禁止功能	0：允許反轉 　1：禁止反轉	0
94	AVR功能	0：無效 1：有效	0
95	轉速追蹤功能	0：無效 1：有效	0
96	電流限幅功能	0：無效 1：有效	0
97	過電壓保護功能	0：回生制動 1： 減速制動	1
98	停車方式選擇	0：減速停車 1：自由停車	0
99	回生過電壓處理方式	0：減速有效 1：運行有效	0
故 障 狀 態 顯 示
F0	故障信息	指示當前故障的顯示代碼	Hz
F1	故障時的輸出頻率	指示數據	Hz
F2	故障時的設定頻率		%
F3	故障時的輸出電流
F4	故障時的運行狀態1	運行方向，正/反向：For/rEu
F5	故障時的運行狀態2	加速/減速/穩態運行狀態： Rcc/dEc/con
F6	故障時的運行狀態3	電流限幅/過壓失速狀態：
F7	故障存儲1	指示歷史故障的顯示代碼
F8	故障存儲2
F9	故障存儲3

　　B、變頻器鍵盤的布局

　　C、鍵盤功能說明

　　當功能代碼10的值為0時，變頻器的運行/停車由鍵盤控制。在按下該鍵并釋放時，發出運行指令，變頻器按設定的加速時間加速運行。

　　用鍵盤運行時，按下該鍵，變頻器立即發出停機指令，變頻器按設定的減速時間減速停機。

　　在故障狀態，用該鍵進行故障復位(也可用端子RST進行故障復位)。按下該鍵即可退出故障狀態(若故障未排除，則不能退出)。

　　在參數設定狀態，該鍵尚可為參數設定提供方便，當FUN指示燈點亮時，按該鍵可以實現當前功能代碼與功能代碼F10之間相互轉換。例如：當前功能代碼為71，按一次該鍵，則功能代碼變為10，再按一次該鍵，則功能代碼以變為71。

　　當FUN指示燈熄滅時，按該鍵，放棄當前修改的參數，恢復修改前的數值，同時將FUN指示燈點亮。

　　在參數設定狀態，根據FUN指示燈狀態，對功能代碼或功能內容進行加減操作。此二鍵具有積分功能。即按鍵之初響應較慢，然后才變快，便于數值定位。

　　在頻率給定方式不是模擬設定時，不管當前監視功能代碼是什么，按此二鍵之一將直接把監視功能代碼修改為01，并修改當前的頻率給定值(模擬給定時無效)，釋放該按鍵后，將修改后的頻率給定值保存(即使斷電仍不丟失)，同時恢復原監視功能代碼。

　　在故障狀態，該二鍵用于查詢故障

　　在參數設定狀態，該鍵用于改FUN指示燈的狀態，從而改變▲▼兩鍵的操作對象。

　　在運行狀態，該鍵用于改變當彰監視功能代碼，相當于▲鍵。

　　在參數設定狀態，FUN指示燈點亮時無效。FUN指示燈熄滅時，該鍵用于保存當前修改過的參數。

　　在運行狀態，該鍵用于改變當前監視功能代碼，相當于▼鍵。

　　D、多段速度

　　多段速度由外部端子的狀態決定。由功能代碼72――77定義任意端子為多段速度控制端子51、52、53、54，可重復定義，也可部分定義(未定義時視為OFF狀態)。最大可實現15段外部速度。

　　在多段速度運行時，用戶可以用鍵盤▲▼鍵對當前運行的頻率進行調整，但調整后的頻率，在停機或斷電后不保存。

　　多段速度優先級高于鍵盤給定或模擬給定。故當S1=S2=S3=S4=OFF時，頻率緞帶定方式由功能代碼11選擇，運行頻率由鍵盤給定或模擬給定，因而，實際最多可選擇16段速度運行。

　　多段速度運行時的起動/停機由控制方式選擇功能代碼10決定，可選擇鍵盤或端子指令。

　　只有在變頻器接通電后，系統處于待工作狀態時，才能修改變頻器的內部參數

　　E、參數修改步驟

1. 由增減 鍵選擇需要修改和設定的參數對象 2. 按 鍵進入修改 3. 按 鍵進行修改 4. 按 鍵確定

　　5. 指示燈閃爍三下表示修改完畢。

　　九、保護功能

　　1、 故障顯示及其內容

　　在運行過程中，如果發生異常，則變頻器立即封鎖PWM輸出，進入故障保護狀態。由閃爍顯示的功能代碼F0，及故障代碼參數，指示當前故障信息。故障指示燈TRIP閃爍。

　　故障發生的工況(如輸出頻率、設定頻率、輸出電流、運行方向、運行狀態等)，以及最近發生的三次故障內容，分別由功能代碼F1―F9指示，可通過▲ ▼鍵進行查詢，如下圖所示。

故障信息代碼	顯示內容	實際內容
F0	當前故障代碼	閃爍顯示
F1	數據（同時提示單位）	故障時的輸出頻率
F2		故障時的設定頻率
F3		故障時的輸出電流
F4	For/rEu	運行方向： For正向 rEu反向
F5	Rcc/dEc/con	運行狀態： Rcc加速 dEc減速 con穩態
F6	Cl/UL	失速保護： Cl電流限幅 UL過電壓失速
F7	故障代碼	前第一次故障
F8		前第二次故障
F9		前第三次故障

　　2、 故障發生后的故障查詢

　　不論是否發生故障，只要變頻器工作在參數設定狀態，就可通過功能代碼71設定4，進入故障查詢狀態，其全部內容見上表。

　　在此狀態下所查詢的當前故障F0及其故障信息F1～F6，實際就是最后一次故障的診斷結果。

　　3、 保護功能動作時的退出

　　在故障查詢狀態下，下列任何一種操作均可使保護功能復原：

　　1.按鍵盤STOP/RESET鍵。

　　2.將端子RST與端子COM接通后再釋放。

　　3.關閉電源。

　　4、故障內容及保護措施

故障代碼	故障內容	措 施
OC	過流	1、 試調整加減速時間 2、 試調整轉轉矩提升曲線 3、 減小負荷變動 4、 驅動電路異常，請委托經銷商檢查
OU	過壓	1、 將減速時間拉長 2、 若安裝有制動單元，將功能代碼97的值設定為0
LU	欠壓（運行中）	1、 輸入電壓低落 2、 請檢查電源輸入部分的布線
OH	過熱	1、 檢查環境溫度是否過高 2、 檢查變頻器周圍空間是否過小 3、 檢查冷卻風扇是否不運轉
OL	過載	1、 負載過重，應減輕負載 2、 V/f特性曲線或轉矩提升設定不當 3、 更換大一個規格的變頻器
EH	外部故障	1、 外部設備故障，請檢查與輸入端子相連的外部設備 2、 檢查輸入端子的定義是否有誤
PO	欠壓（上電時）	輸入電源電壓不足，充電繼電器不動作
Err1	EEPROM讀寫錯誤	1、重新上電，或復位 2、該現象重復時，請委托經銷商檢查
Err2	CPU故障	1、 檢查電源是否正常 2、 控制板異常，請委托經銷商檢查
Err3	參數錯誤	1、 CPU故障 2、 擺頻運行時，偏差頻率大于5Hz

　　4、 常見異常現象及對策

　　常見異常現象的分析判斷和對策參考下表：

異常現象		可能的原因和對策
電 機 不 轉	鍵盤無顯示	檢查是否停電，輸入電源是否缺相，輸入電源線是否接錯
	鍵盤無顯示，但機內充電指示燈亮	檢查與鍵盤相關的接線、插座等是否存在問題 測量機內各控制電源電壓，以此確認開關電源是否正常工作 若開關電源工作不正常，檢查開關電源進線（P＋、N－） 插座是否接好，起振電阻是否損壞或穩壓管是否正常
	PN端子無電壓或電壓偏低	檢查充電回路
	電機有嗡嗡聲	電機負載太重，設法降低
	未發現異常	確認是否處于跳閘狀態或跳閘后沒有復位，是否處于掉電再起動狀態，鍵盤是否重新設定過，是否進入程序運行狀態、多段速度運行狀態、特定的運行狀態或非運行狀態。 可試用恢復出廠值的辦法
		確認運行指令是否給出
		檢查運轉頻率是否設定為0
電機不能順利加減速		加減速時間設定的不合適
		電流限幅值設定的太小
		減速時過電壓保護動作
		載波頻率設定的不合適，負載過重或出現振蕩
電機雖能旋轉但不能調速		頻率上下限設定不合適
		頻率設定偏低，或頻率增益設定的太小
		檢查使用的調速方式是否與設定的頻率給定相吻合
		檢查負載是否過重，是否處于失速狀態
電機在運轉中轉速變動		負載過重或過輕，盡量減小其變化
		變頻器與電機額定值嚴重不符
		頻率設定電位器接觸不良
電機的旋轉方向相反		調整輸出端子U、V、W的相序
電機的轉速太高或過低		V/F特性選擇不當
		V/F特性的斟頻選擇錯誤，重新設定
		電機的額定電壓不標準或不規范
		電源電壓過低
		頻率設定信號增益設定錯誤
		輸出頻率設定錯誤