（中油（国际）乍得项目采油厂电站）
摘要：本文主要介绍Solar公司Taurus70机组启动马达VFD（变频启动器）的工作原理。阐述中油（国际）乍得项目Ronier采油厂电站#3机组盘车失败的故障分析、故障排除过程；提出一些合理化建议，便于运行借鉴及设备改进。确保机组启动正常、安全、平稳运行。
Abstract：This paper mainly introduces the work principal of Solar Taurus70 starter motor VFD(variable frequency drive) and describes the analysis and fixing process about the crank fault of Unit3 for Ronier Oilfield ,CNPC(Chad) Co.LTD, gives some reasonable suggestion to be learned and considered for operation and improvement. The ultimate aim is to ensure Unit starts successfully and runs normally.
关键词：索拉金牛70燃气轮机发电机组；发动机转速；启动电机；盘车；变频器；整流器；逆变器；人机界面
Key words: Solar Taurus 70 Gas Turbine Generator Set; NGP；crank；VFD(variable frequency drive)；converter; inverter；HMI（human machine interface）
1.引言
中油（国际）乍得项目Ronier采油厂电站为孤岛电站，承担着整个油田生产及营地生活的供电任务。其主要由4台Solar金牛70燃气发电机组组成，单机发电功率为5.5MW，总装机容量为22MW。
2.启动系统简介
Solar Taurus70 的启动系统主要由启动电机、变频器及电抗器三部分组成。当机组启动或盘车触发后，预润滑系统就会被激活。经设定的时间结束后，控制系统将会合上变频器电源。起初，变频器向启动马达输出一个低频率，低电压，大电流的电能转换成大力矩来旋转转子。之后，频率和电压逐渐增大，使得发动机逐渐升速达到吹扫速度（20%NGP）。当吹扫完成后，控制系统激活点火系统及燃料系统。一旦点火成功，启动马达将会被加速直到脱扣速度（78%NGP），控制系统停止变频器，届时马达离合器自动脱开，惰走停止。最后，发动机依靠自身的燃气动力达到空载转速（100%NGP）。
3.VFD简介
中油（国际）乍得项目Ronier采油厂电站Solar Taurus70机组配套的启动马达变频器是由Rockwell旗下Allen-Bradley公司生产的PowerFlex 700H 变频交流驱动器。变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把电压和频率固定不变的工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源来控制交流电动机。
4.故障描述及分析
2017年4月18日，使用天然气启动#3机组，约30s后，机组发“FN-Crank-Fail”盘车失败报警，并快速停机。但是机组并未出现VFD故障报警，发动机转速NGP始终为0。从机组Trigger数据图片中（图1 机组各测振点数值），我们发现虽然转子转速为0，但是轴承振动数据已经读取，那么转子似乎有转动。这就意味着有可能是NGP转速未反馈回来，而导致盘车失败。
从VFD的HMI（人机界面）显示（见图2）来看，出现了马达过载的报警。但是这都属于正常现象，因为从#3机组启动马达盘车输出频率-输出电流的曲线来分析（见图3），频率在2.23Hz时，464A的输出电流属于正常的启动电流。
5.故障处理
2017年4月19日，对#3机组，采取以下措施：
① 启动AC交流润滑油泵（油压78kpa)，手动盘车。转子旋转力矩正常，马达离合器，齿轮箱以及转子轴承无异常声音。
② 检查机组NGP转速传感器，外部无损均正常。
③ 测量NGP速度传感器电阻是656Ω。后在就地速度传感器接线端子处使用FLUKE741B给定不同频率信号，控制室UCP上转速NGP均显示正常。见表1。
④ 检查交流启动马达电缆连接紧固无松动。
⑤ 测量交流启动马达绕组直流电阻及绝缘电阻，均正常。见表2及表3。
之后，盘车测试#3机组，仍然无法正常启动。NGP转速依旧为0。
经上述检查后，我们得出结论：该次盘车故障现象属于程序间歇性紊乱停滞而导致的。因为2017年4月15日至2017年4月17日，对该机组进行了2000小时定检。期间曾停运VFD及启动马达电源，对启动马达电机进行了常规的加注润滑脂保养。由于该启动系统无法单独将启动马达进行断电隔离，而且VFD也无单独停运，只能强制断开供电电源，才能隔离启动马达和VFD。但是，很多变频器都明确规定了不允许通过断开变频器电源来达到停车的目的，原因是变频器每次断电再上电，变频器里的大电容就会通过充电电阻充电一次，频繁的断电、上电，容易烧毁变频器内部的充电电阻。虽然我们的操作是在停车之后进行的，但是程序在未关闭的情况下，强制断其电源，同样也会对元件及程序造成冲击，如：程序内，时间计数器未及时复位，旧数据未及时清除，旧报警及故障状态未及时复归等等。
于是：进入VFD的HMI界面，一一复位报警及故障，并重新复位该设备，VFD自动关闭并重新启动，启动正常后，通过机组HMI内VFD Configure配置功能对机组及VFD进行数据匹配，完成这些步骤后，盘车启动#3机组，启动正常。
6. 合理化建议
1）启动马达与VFD变频器应该有相互独立分开的电源开关。检查启动马达或维护其它设备，布置安全措施只需要断开马达电源，无需将VFD停运，造成对VFD元件及程序的冲击。
2）该VFD应该设计应用程序的正常启动与关闭程序。
3）运行岗位上，针对不同的机组及相应的BOP辅助设备，需获取正常启动或盘车时，VFD的性能曲线。如输出电压-输出电流曲线；输出电压-输出频率曲线；输出电流-输出功率曲线。以便于日常学习及事故分析数据参考。
4）制定相应的定期工作，需对备用机组定期盘车，做好机械润滑，以备下次成功启动。
参考文献
[1]PowerFlex 700H AC Drive Programming Manual，2008版.
[2]索拉公司金牛70双燃料透平机技术资料《Operation and Maintenance Instruction》2005版.
[3]索拉公司金牛70双燃料透平机技术资料《Operation and Routine Maintenance Course》2011版.
论文作者:安生福
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/19
标签：机组论文; 马达论文; 变频器论文; 乍得论文; 转速论文; 盘车论文; 频率论文; 《电力设备》2017年第14期论文;