变频器干扰及防治在钻井中应用.doc

变频器干扰及防治在钻井中应用【摘 要】随着钻井工程的工艺和设备的日益更新，基于变频器的交流控制技术在钻井施工也来越广泛，但是变频器的干扰也给了钻井施工的稳定性，也给钻井队的设备和人员带来不安全因数，所以必须对变频器的干扰进行治理。 随着交流电机自动控制技术在钻井施工的应用，通过变频器的整流和逆变能很好的控制钻机的钻速和泵压。变频调速是一种全新的可编程和高精度的控制系统，它能完成复杂的调速工作，执行可编程的控制指令，并对控制对象的运行状态进行监控，和最优化运行参数自动识别。由于控制系统采用的是大规模数字电路及微处理器的可编程技术，它的输入给定和输出控制与系统内部的设定，在数字信号处理时可获得很高的精度，随之也带来一些干扰问题，有些干扰问题已经严重到影响钻机的电控系统的plc和仪器仪表的正常工作，如果其干扰问题的不到很好的解决，不断影响钻井工程的正常施工，还给其他钻井设备和员工带来极大的安全隐患。 【关键词】变频器；谐波干扰；射频干扰 1、变频器干扰的基本类型 1）电源干扰 变频调速是电气工程发展最快的一种电机调速方式，变频控制比调压控制有其控制线形度好及节能的优点，特别是通过微处理器处理弱电信号的变频技术使得其应用越来越广泛，但是弱电信号容易受到的干扰问题越来越严重。变频器工作时常常产生不同的高次谐波，这种谐波对电网造成危害，虽然现在的边变频器都在前端配置了电抗器，在一定范围内过滤了一部分的高次谐波，但是有些更高次的谐波它不了作用，也就是这些高次谐波污染了工作电源，必然引起plc及仪表的信号不稳定，导致控制系统不能正常工作。 2）射频干扰 为了防止干扰，在变频器后端也配备了电抗器，但是由于变频器自身的特点是通过改变频率来控制电机的转速，在变频器运行特别是调速过程中通过动力电缆容易发出忽强忽弱的射频信号，如果plc及仪表及其他弱电信号电缆的敷设路径与变频器的动力电缆敷设路径相同，就极容易受到射频信号干扰，这种干扰特别不易消除。 3）变频器的干扰 控制系统的plc是钻井工程控制大脑，它的正常运转时钻井施工的关键，在实际工作中发现某些plc的输出模块会产生干扰，引起输出模块的输出信号不是plc运算处理的信号，而是无规律的杂乱信号。变频器停止运转后输出模块又恢复了常态。通过此种情况可以判定是变频器对电网的污染造成plc系统工作电源失常。 2、变频器的防干扰措施 针对变频器的干扰类型，采取相应的措施，就可以将干扰降低，减小其造成的危害。 1）电源干扰的治理 一般在电源和放大器之间的 电源线上安置隔离变压器，把干扰信号和易受干扰的部分隔离开来，最大限度抑制高次谐波的入侵，减低高次谐波对控制电源的影响。 2）射频干扰的治理 对于变频器动力电缆的射频信号干扰，我们可以尽量采用带有铠甲的动力电缆减低射频信号的强度，不要将动力电缆和控制信号线混装一起，且尽量不要有交叉，实在不能避免，就做成十字交叉状，这样就降低射频信号干扰。 3）plc系统干扰的治理 要是控制系统的电源抗干扰作的很好，可编程逻辑器件模块没有受到干扰，可以不用做此方面的措施。可编程器件输出模块由于厂家的不同在设计时的电气参数不一样，其抗干扰方法也不同。主要在输出点两端并联一组阻容吸收回路，滤除变频器对输出点电源的干扰。基于不同的变频器及相应参数的区别，在现场调整阻容的大小。可以有效排出此类干扰。。 4）其它类型的干扰与治理 变频器的E端要与控制柜及电机的外壳相连，要接保安地，接地电阻应小于100Ω，可吸收突波干扰。 变频器的输入或输出端加装电感式磁环滤波器。以康沃变频器为例，平行并绕，有助于抑制高次谐波（此方法简单易行，价格低廉）。若需进一步加强抗干扰效果，可选康沃变频器专用的符合EMC标准的滤波装。 上述磁环滤波器还可根据现场情况加绕在变频器控制信号端或模拟信号给定端的进线上。装有变频器的电控柜中，动力线和信号线应分开穿管走线，金属软管应接地良好。模拟信号线要选用屏蔽线，单端在变频器处接仿真地。还可通过调整变频器的载频来改善干扰。频率越低，干扰越小，但电磁噪声越大。RS485通讯口与上位机相连一定要采用光电隔离的传输方式，以提高通信系统的抗干扰性能。外配计算机或仪器、仪表的供电要和变频器的动力装置供电分开，尽量避免共享一个内部变压器。在受干扰的仪表设备方面也要进行独立屏蔽，市场上的温控器、PID调节器、PLC、传感器或变送器等仪表，都要加装金属屏蔽外壳并与保安地相连。必要时，可在此类仪表的电源进线端加装上述的电感式磁环滤波器。 由于主回路的非线性(进行开关动作)，变频器本身就是谐波干扰源，而其周边控制回路却是小能量、弱信号回路，极易遭受其它装置产生的干扰，造成变频器自身和周边设备无法正常的