油田变频器的专业化维修与精细化管理

近年来，变频器作为理想的节能和控制装置在油田得到广泛应用，目前，变频器已经遍布油田的各个生产环节，在原油外输、污水反冲洗、聚合物注入、螺杆泵等环节几乎全部使用变频器。随着油田变频器数量越来越多，作用越来越大，作为一个特殊的专业领域，变频器的维修和管理已经成为一个重要问题。油田计量与自动化维修维护中心在油田公司主管部门的领导下，对油田变频器进行了专业化维修，并协助公司主管部门开展油田变频器的精细化管理。下面分五部份汇报。

一、变频器简介

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，用于对交流电动机转速进行调节，除具有显著的节能作用、卓越的调速性能之外，还能保护附属电气设备，减小电机启动时造成的机械冲击和电压冲击，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。现场应用中，变频器还有与之配套的外围系统，称之为变频控制系统，包括交流接触器、继电器、控制仪、PLC和控制线路等，实现切换、互锁、控制等功能。

油田变频器主要应用在原油外输、污水反冲洗、聚合物注入、注水、螺杆泵、抽油机等方面。变频器在节能、降低工人劳动强度、生产调节方面起到了重要作用。变频器的调速性能在生产中的作用尤为突出，在原油外输中，变频器用于调节外输流量，实现平稳输送；在污水反冲洗中，变频器用于调节滤罐反冲洗流量，使其准确的按照设计曲线运行，改善污水处理效果；在聚合物注入中，变频器用于调节注入液量，实现地质配注要求；在螺杆泵井和抽油机井生产中，变频器用于调节生产参数。变频调速与人工手动调速相比，在很大程度上减轻了工人劳动强度，在油田人力资源紧缺的形势下，为减员增效创造了条件。变频调速的前提是生产能力比实际需求有盈余，生产需求决定了调速的空间。调速的同时，产生了节约电能的效果。按GB12497《三相异步电动机经济运行》中的方法计算，风机、泵类设备实际流量在额定流量的80%运行时，采用变频器调速比节流调速节电31%。大庆油田用电总量80%以上是电机消耗的，在合适的工况下，通过安装变频器调节电机工作频率，将获得巨大的节能效果。

随着油田机电一体化的快速发展，变频器和油田生产的依存关系将更加紧密，变频器在给我们带来好处的同时，如果管理、维护、使用不好，对油田生产影响极大。

二、 变频器维修和管理的经验探索

变频器是相对较新的技术领域，为了保障变频器维修和加强日常管理，在采油一厂厂领导的支持下，在主管部室的领导下，采油一厂仪表大队（油田计量与自动化维修维护中心）通过学习研究和多年的维修实践，在油田内部企业中，率先掌握了变频器及变频控制系统维修技术，已经具备开展各种品牌中低压变频器和部分品牌高压变频器的维修能力。2005年以来，采油一厂逐步实现了变频器自主维修。累计处理变频器及变频控制系统故障1800余次。同时为了加强变频器的维修和日常管理，一是完成了全厂变频器调查，建立了基础信息台账；二是对全厂变频器的使用状况和存在的问题进行了分析，制定并实施了一系列的解决措施，取得良好效果；三是制定了《采油一厂变频器维修工作流程》、《采油一厂变频器管理制度》、《采油一厂变频器管理工作流程》等文本，明确了变频器在维修、使用和管理方面的流程、要求和职责划分。极大的推动了全厂变频器的维修和管理工作。

随着变频器在油田的广泛应用，它在油田生产和节能方面的重要作用逐步得到认可，变频器在维修和管理方面的问题，引起了公司领导和主管部门的重视，2011年，公司开发部将变频器维修和管理列为重点工作，在油田公司开发部和质量节能部的领导下，在采油一厂的大力支持下，油田计量与自动化维修维护中心（以下简称维修中心）发挥专业技术优势，参与和实施了面向全油田的变频器管理和维修工作。

三、开展大调查，掌握全油田变频器基本现状

为了掌握油田变频器的使用情况，为油田变频器的精细化管理提供依据，2011年3月，油田公司开发部和质量节能部组织开展了变频器大调查，编制调查方案和不同系统调查提纲10项，本次调查共涉及采油矿、大队、作业区105个，共有991座各类站、库和273个采油队参与了调查。

调查历时一个多月，对各采油厂（分公司）调查统计的10396台变频器进行了汇总、分析，编写了《2011年油田公司变频器现状调查报告》。通过调查，掌握了全油田变频器的基本现状，为今后加强变频器维修和管理工作奠定了坚实的基础。基本情况如下：

（一）油田变频器基本现状

经调查，截至2011年3月1日，大庆油田共安装变频器10396台。涉及变频器品牌41个，变频器控制系统开发商265家。

1、站库变频器基本概况

站（库）安装变频器4997台，拖动电机总功率254669.28KW。正常投入使用，能发挥变频调节、节能作用的有3295台，占总数的65.9%；工况满负荷运行不适合投用变频器的有485台，占总数的9.7%，拖动电机总功率19567.35KW；工艺原因（如注入站停注）停用闲置的有566台，占总数的11.3%，拖动电机总功率16134.34KW。

站库安装的变频器从2001年开始快速增长，2008年增长速度达到顶峰，目前，还在以每年至少350台的速度增长。使用年限超过五年的有1636台，占32.74%，使用年限超过10年的有90台，占1.80%。

2、单井变频器基本概况

单井安装变频器5399台，拖动电机总功率143455.46KW。正常投入使用，能发挥变频调节、节能作用，变频器和电机功率匹配合理的有3600台，占总数的66.7%；投入使用，但变频器和电机功率匹配不合理，大功率变频器拖动小功率电机而使变频器作用没有充分发挥的有879台，占总数的16.3%,拖动电机总功率27084.5KW；小功率变频器拖动大功率电机致使变频器无法投用的有288台，占总数的5.3%,拖动电机总功率7361KW；未投用的有288台，占总数的5.3%，拖动电机总功率5812.5KW。

单井安装的变频器从2004年开始快速增长，而且增长速度逐步提高，目前，在以每年至少1000台的速度增长。

（二）、存在的问题及原因分析

1、变频器设备本身存在的问题

（1）先期使用的变频器已经进入故障期，变频器损坏的主要原因有：元器件老化、电气短路、电力冲击、环境恶劣、操作不当、外围变频控制系统故障等。采油一厂对近几年变频器报修情况进行了统计，站库安装的变频器使用时间超过五年的，故障率16%左右，使用时间在五年内的，故障率3%左右；单井安装的变频器使用年限较短，但是由于野外环境恶劣。故障率约为12.9%。由此推算，每年全油田有1000多台变频器出现故障，拖动电机总功率约为4万KW,及时修复投运后，不仅能实现生产调节作用，每天还可节电约29万度。如果故障变频器不能及时修复，将会增加工人劳动强度，影响油田生产和节能降耗工作。因此，加强变频器维修，保证变频器正常运行，已经成为保障油田正常生产、节能降耗、精细化管理、低碳可持续发展的重要问题。而油田大部分单位在依赖油田外部企业维修变频器，难以保证维修的及时性和连续性，由于缺少专业技术鉴定把关，以追求效益最大化为目标的油田外部企业难以有效降低我们的变频器维修成本。

（2）工艺停用造成大量变频器闲置，目前，停用闲置的变频器有566台，造成资产浪费。闲置的主要原因是注入站停注或机采井改注水井造成的。如果将这些闲置变频器盘活，预计每年可节电4300万度。

（3）部分变频器与电机功率匹配不合理。有5904台变频器功率与电机功率相同，而实际上变频器应该比电机大一个功率等级，这样更有利于延长变频器使用寿命；有879台大功率变频器拖动小功率电机，使变频器作用没有充分发挥；有288台小功率变频器拖动大功率电机致使变频器无法投用，强行投运极易造成变频器损坏。功率匹配不合理的主要原因是电机小换大时，变频器没更换造成的。

（4）部分变频控制系统功能不完善、控制方式和参数设置不合理。由于没有统一的技术规范，变频控制系统开发商自主设计成套供货，有251套变频控制系统没有工频和变频切换功能，一旦变频器出现故障，将影响生产。

（5）变频器厂家较多。不同品牌变频器的配件不通用，给变频器维修配件采购和储备带来很大困难；不同开发商的变频控制系统设计思路不同，有的还有不同类型的控制器和控制软件，在检测变频控制系统故障时，难度大，时间长。

2、日常管理存在的问题

（1）变频器使用存在误区，在变频器的使用上静态管理。认为只要投运变频器就节能，而实际上，变频器适合应用于生产能力比实际需求盈余的工况，变频器理想的工作区间在35—40HZ。由于工况是动态的，在不断变化，随着生产负荷的增大，实际应用中存在着变频器长时间连续工作在45HZ以上的现象，变频器失去调速作用，不仅不节能，反而由于变频器本身是个用电设备，增加了能耗，这时应选择工频运行。调查结果显示有485套变频器在工况满负荷的情况下使用。

（2）各使用单位的变频器管理者和使用者普遍存在缺乏变频器相关知识，致使变频器管理难度大、管理不到位。

（3）变频器日常维护保养不到位，存在着积灰严重、通风不畅、环境温度过高等问题，部分变频器长期工作在非正常工作环境下，增加了变频器的故障率，缩短了使用寿命。

（4）大庆油田变频器主要通过节能、生产管理、采油工艺等渠道安装，入口较多，要求和标准不统一，大面积应用较晚，属于相对较新的技术，缺乏明确、统一的管理，影响了变频器作用的发挥。

（三）解决问题的措施

为最大程度发挥变频器的调速和节能作用，解决变频器存在的问题，应推动大庆油田变频器的专业化维修和精细化管理，具体措施如下：

1、对变频器维修工作统一管理，解决故障变频器的维修问题。明确油田变频器维修工作流程，统一由具备变频器自主维修能力的油田内部企业维修。

2、对闲置和功率匹配不合理的变频器进行盘活和合理调配。成立油田公司变频器资产库，统一回收闲置和功率匹配不合理的变频器，开展变频器和变频控制柜的检测、修旧、保养、储存和调配工作。

3、统一大庆油田变频器和变频控制系统技术要求，建立大庆油田变频器品牌和变频控制系统开发商准入制度，逐步解决变频控制系统功能不完善、控制方式和参数设置不合理、变频器品牌和变频控制系统开发商多的问题。

4、加强对变频器使用和管理者变频器基础知识的培训，建立变频器台账，提高使用和管理水平。及时发现变频器运行存在的问题。对变频器的使用动态管理，当工况不适宜投运变频器时，应及时停运，保证变频器有效、高效运行。

5、加强对变频器的维护保养，降低变频器故障率。通过学习，让使用单位掌握变频器维护保养常识，每半年对变频器维护保养一次。

6、制定大庆油田变频器管理制度和管理流程，明确各单位各部门管理职责和管理要求，统一标准，统一管理。

四、2011年开展的主要工作

为推动大庆油田变频器的专业化维修和精细化管理，2011年，在公司开发部和质量节能部的组织指导下，在对全油田变频器调查分析的基础上，重点开展了以下工作：

1、逐步完善制度，理顺工作流程

编写了《大庆油田有限责任公司变频器及变频控制系统管理办法》、《油田公司变频器维修工作流程》、《油田公司闲置变频器盘活、调配工作流程》、《油田公司变频器维修付款工作流程》等制度和流程，设计制作了11个流程表单。明确了变频器及变频控制系统的管理机构、职责、管理规定、考核细则，理顺了各项工作的流程，为加强油田变频器专业化维修和精细化管理提供了文本支持。

2、开展专业技术培训，普及变频器知识

编写4万余字的变频器培训教材，首次在全油田开展变频器知识培训。共举办两期培训班，每期历时15天，共计对全油田17个生产单位的120人进行了变频器及变频控制系统技术培训。通过理论讲解和现场演示使员工掌握了变频器的基础知识，为油田各生产单位实现变频器精细化管理提供了技术支持。

3、加强维修，保障变频器运行

油田公司领导在三届二次职代会上指出：我们要加快集约化、专业化、规范化进程，规范内部市场，深入挖潜，节约创效，能独立完成的不外协，能合作完成的不外委，能在油田内部解决的不外流。油田公司2009【92】文件和2011年第92次总经理办公室专业办公会议纪要明确了油田计量与自动化维修维护中心的变频器维修职能，作为大庆油田唯一变频器维修点，维修中心在公司开发部和质量节能部的领导下，积极开展面向全油田的变频器维修工作。

维修工作从七月份启动以来，维修范围已经覆盖采油一厂、采油三厂、采油五厂、采油六厂、采油七厂、采油八厂、采油十厂、天然气分公司、储运销售公司、采气分公司、呼伦贝尔分公司等13个生产单位。累计处理326座站、229口井的变频系统故障565台次。维修中心作为油田内部企业，本着“以修代换、实事求是、诚信维修”的原则，为油田节约维修费用约200万元,创收230多万元。

工作中，维修中心秉承“及时、优质、诚信”的服务理念，以精湛的维修技能，多次为各生产单位解决变频器维修难题，大幅降低了维修成本。2011年8月，采油二厂南七联污水岗变频控制系统出现故障，当时，多个厂家提出的维修方案，都是要重新更换变频反冲洗系统，重新调试反冲洗控制程序，预计维修费用二万余元。维修中心经过认真检测和分析，只更换了一个模块就使该变频器投入正常运行，维修成本只有三千多元；2011年9月中旬，维修中心对六厂431转油站变频器（型号为富士5000P7）进行维修，该变频器因故障停运，由于该型号变频器已停产多年，维修难度很大，如果重新更换，需要五万余元。维修中心对该变频器进行了全面检测，更换驱动板后，重新调试，变频器恢复正常运行，维修成本四千多元；2011年7月初，接到采油七厂报修，葡北1号转油站变频控制柜（开发商为哈尔滨银河科技有限公司）控制回路出现问题，致使2#泵不能正常运行，停运已一年多，而该变频柜开发商已退出大庆油田市场，由于不同开发商的变频控制系统设计思路不同，多家厂商都因没有可参照的技术资料，无法进行维修。维修中心在掌握此情况后，查找现有技术资料，发现采油一厂南I-I联合站外输岗安装的变频控制系统，开发商正是哈尔滨银河科技有限公司，通过研究对比控制回路，手工绘制了一份线路图，以此为依据，经过反复调试，恢复了该台变频器的正常运行。

5、盘活闲置资产，提高变频器效能

对闲置和功率匹配不合理的变频器进行盘活和合理调配，将会提高油田现有变频器的使用率和使用效能。该项工作已经启动，进行了前期的摸底、调查、核实工作，将分批把闲置变频器集中到维修中心修旧、保养、储存和调配利用。功率匹配不合理的变频器已经在维修工作中开始逐步解决。

五、下步工作打算

在公司主管部室的领导下，过去变频器维修依赖外部企业的状况，正逐步改变，预计在年底前，维修中心还将维修320台变频器。2012年，维修中心将协助公司开发部和质量节能部重点开展以下工作：

1、继续加强变频器维修，进一步拓展维修服务的范围，培养壮大变频器维修人才队伍，为及时优质地开展全油田变频器的维修服务，提供人才保障。预计2012年维修变频器将超过1500台。

2、继续开展对生产岗位和管理者变频器使用、管理知识的普及培训，以专题讲座的方式，解决变频器使用管理过程中存在的知识盲点和误区。

3、协助公司主管部门推动《大庆油田有限责任公司变频器及变频控制系统管理办法》的贯彻落实，使各单位在掌握知识、完善基础资料、明确责任和要求、理顺流程的基础上，快速提高油田变频器的使用管理水平。

4、加大对闲置和功率匹配不合理变频器的盘活和调配力度。在完成保障生产的故障维修任务同时，逐步开展闲置变频器盘活和功率匹配不合理变频器的调配工作，使油田变频器的使用更加充分合理。

油田变频器的专业化维修与精细化管理