變頻器的日常維護(hù)與維修

季 亮 王德彬

（哈爾濱一汽變速箱股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070）

變頻器作為一種高效節(jié)能的電機(jī)調(diào)速裝置,因其較高的性能價(jià)格比,在自動(dòng)控制方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。由于變頻器在長(zhǎng)期運(yùn)行中，由于溫度、濕度、灰塵、振動(dòng)等使用環(huán)境的影響，內(nèi)部元器件會(huì)發(fā)生變化或老化以及使用方法不正確或設(shè)置環(huán)境不合理，將容易造成變頻器誤動(dòng)作及發(fā)生故障。而且，變頻器在正常使用6-10年后,就進(jìn)入故障的高發(fā)期,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)元器件燒壞、失效、保護(hù)功能頻繁出錯(cuò)等故障現(xiàn)象,嚴(yán)重影響其正常運(yùn)行。因此在實(shí)際使用過(guò)程中使變頻器在出現(xiàn)的各種故障得到及時(shí)處理和解決,并延長(zhǎng)其使用壽命是勢(shì)在必行的。

1 變頻器在日常使用過(guò)程中常見的問(wèn)題及維護(hù)方法

1.1 電源異常

電源異常表現(xiàn)為各種形式，但大致分以下3 種，即缺相、低電壓、停電，有時(shí)也出現(xiàn)它們的混和形式。這些異?，F(xiàn)象的主要原因多半是輸電線路因風(fēng)、雪、雷擊造成的，有時(shí)也因?yàn)橥还╇娤到y(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)對(duì)地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節(jié)有很大差異。除電壓波動(dòng)外，有些電網(wǎng)或自行發(fā)電單位，也會(huì)出現(xiàn)頻率波動(dòng)，并且這些現(xiàn)象有時(shí)在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)，為保證設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)變頻器供電電源也提出相應(yīng)要求。如果附近有直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)和電磁爐等設(shè)備，為防止這些設(shè)備投入時(shí)造成的電壓降低，應(yīng)和變頻器供電系統(tǒng)分離，減小相互影響；對(duì)于要求瞬時(shí)停電后仍能繼續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)合，除選擇合適價(jià)格的變頻器外，還因預(yù)先考慮負(fù)載電機(jī)的降速比例。變頻器和外部控制回路采用瞬停補(bǔ)償方式，當(dāng)電壓回復(fù)后，通過(guò)速度追蹤和測(cè)速電機(jī)的檢測(cè)來(lái)防止在加速中的過(guò)電流；對(duì)于要求必須量需運(yùn)行的設(shè)備，要對(duì)變頻器加裝自動(dòng)切換的不停電電源裝置。

1.2 雷擊、感應(yīng)雷電

雷擊或感應(yīng)雷擊形成的沖擊電壓有時(shí)也能造成變頻器的損壞。此外，當(dāng)電源系統(tǒng)一次側(cè)帶有真空斷路器時(shí)，短路器開閉也能產(chǎn)生較高的沖擊電壓。為防止因沖擊電壓造成過(guò)電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件，保證輸入電壓不高于變頻器主回路期間所允許的最大電壓。當(dāng)使用真空斷路器時(shí)，應(yīng)盡量采用沖擊形成追加RC 浪涌吸收器。若變壓器一次側(cè)有真空斷路器，因在控制時(shí)序上保證真空斷路器動(dòng)作前先將變頻器斷開。

1.3 外部的電磁感應(yīng)干擾

如果變頻器周圍存在干擾源，它們將通過(guò)輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路誤動(dòng)作，造成工作不正?；蛲C(jī)，嚴(yán)重時(shí)甚至損壞變頻器。提高變頻器自身的抗干擾能力固然重要，但由于受裝置成本限制，在外部采取噪聲抑制措施，消除干擾源顯得更合理、更必要。以下幾項(xiàng)措施是對(duì)噪聲干擾實(shí)行“三不”原則的具體方法：變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上需加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC 吸收器；盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主線路分離；指定采用屏蔽線回路，須按規(guī)定進(jìn)行，若線路較，應(yīng)采用合理的中繼方式；變頻器接地端子應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行，不能同電焊、動(dòng)力接地混用；變頻器輸入端安裝噪聲濾波器，避免由電源進(jìn)線引入干擾。

1.4 電動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高及運(yùn)行范圍

對(duì)于現(xiàn)有電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造時(shí)，由于自冷電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)冷卻能力下降造成電機(jī)過(guò)熱。此外，因?yàn)樽冾l器輸出波形中所含有的高次諧波勢(shì)必增加電機(jī)的鐵損和銅損，因此在確認(rèn)電機(jī)的負(fù)載狀態(tài)和運(yùn)行范圍之后，采取以下的相應(yīng)措施：對(duì)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)冷通風(fēng)或提高電機(jī)規(guī)格等級(jí)；更換變頻專用電機(jī)；限定運(yùn)行范圍，避開低速區(qū)。

1.5 振動(dòng)、噪聲

振動(dòng)通常是由于電機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩及機(jī)械系統(tǒng)的共振引起的，特別是當(dāng)脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械共振電恰好一致時(shí)更為嚴(yán)重。噪聲通常分為變頻裝置噪聲和電動(dòng)機(jī)噪聲，對(duì)于不同的安裝場(chǎng)所應(yīng)采取不同的處理措施：變頻器在調(diào)試過(guò)程中，在保證控制精度的前提下，應(yīng)盡量減小脈沖轉(zhuǎn)矩成分；調(diào)試確認(rèn)機(jī)械共振點(diǎn)，利用變頻器的頻率屏蔽功能，使這些共振點(diǎn)排除在運(yùn)行范圍之外；由于變頻器噪聲主要有冷卻風(fēng)扇機(jī)電抗器產(chǎn)生，因選用低噪聲器件；在電動(dòng)機(jī)與變頻器之間合理設(shè)置交流電抗器，減小因PWM 調(diào)制方式造成的高次諧波。此外，變頻器儲(chǔ)存和安裝時(shí)必須考慮場(chǎng)所的溫度、濕度、灰塵和確保冷卻風(fēng)道暢通，避免陽(yáng)光直射。室內(nèi)設(shè)置，其周圍不可有腐蝕性、爆炸性或可燃性氣體。

2 變頻器的常見故障及維修方法

2.1 變頻器的故障判斷

整流模塊損壞一般是由于電網(wǎng)電壓或內(nèi)部短路引起。在排除內(nèi)部短路情況下,更換整流橋。在現(xiàn)場(chǎng)處理故障時(shí),應(yīng)重點(diǎn)檢查電網(wǎng)情況,如電網(wǎng)電壓,有無(wú)電焊機(jī)等對(duì)電網(wǎng)有污染的設(shè)備等。逆變模塊損壞一般是由于電機(jī)或電纜損壞及驅(qū)動(dòng)電路故障引起。在修復(fù)驅(qū)動(dòng)電路之后,測(cè)驅(qū)動(dòng)波形良好狀態(tài)下,更換模塊。在更換驅(qū)動(dòng)板之后,還必須注意檢查馬達(dá)及連接電纜。在確定無(wú)任何故障下,運(yùn)行變頻器。上電無(wú)顯示一般是由于開關(guān)電源損壞或軟充電電路損壞使直流電路無(wú)直流電引起,如啟動(dòng)電阻損壞,也有可能是面板損壞。上電后顯示過(guò)電壓或欠電壓一般由于輸入缺相,電路老化及電路板受潮引起,找出其電壓檢測(cè)電路及檢測(cè)點(diǎn),更換損壞的器件。上電后顯示過(guò)電流或接地短路一般是由于電流檢測(cè)電路損壞,如霍爾元件、運(yùn)放等。啟動(dòng)顯示過(guò)電流一般是由于驅(qū)動(dòng)電路或逆變模塊損壞引起?？蛰d輸出電壓正常,帶載后顯示過(guò)載或過(guò)電流,該種情況一般是由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或驅(qū)動(dòng)電路老化,模塊損傷引起。

2.2 變頻器的維修過(guò)程

變頻器的維修過(guò)程包括以下幾個(gè)步驟：

第一步,詢問(wèn)變頻器的故障現(xiàn)象,包括故障發(fā)生前后外部環(huán)境的變化。如電源的異常波動(dòng)、負(fù)載的變化。

第二步,根據(jù)故障描述,分析可能造成此類故障的原因。

第三步,打開被維修的設(shè)備,確認(rèn)被損壞的程序,分析維修恢復(fù)的可行性。

第四步,根據(jù)被損壞器件的工作位置,通過(guò)閱讀電路,分析電路工作原理,從中找出損壞器件的原因,以及一些相關(guān)的電子電路。

第五步,尋找相關(guān)的器件進(jìn)行替換。

第六步,在確定所有可能造成故障,所有原因都排除的情況下,通電進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在做這一步的時(shí)候,一般要求所有的外部條件都具備,并且不會(huì)引起故障的進(jìn)一步擴(kuò)大化。

2.3 變頻器的檢修

2.3.1 日常使用中根據(jù)變頻器的實(shí)際使用環(huán)境狀況和負(fù)載特點(diǎn),制定出合理的檢修周期和制度,在每個(gè)使用周期后,將變頻器整體解體、檢查、測(cè)量等全面維護(hù)一次,使故障隱患在初期被發(fā)現(xiàn)和處理。定期(根據(jù)實(shí)際環(huán)境確定其周期間隔長(zhǎng)短)對(duì)變頻器進(jìn)行全面檢查維護(hù),必要時(shí)可將整流模塊、逆變模塊和控制柜內(nèi)的線路板進(jìn)行解體、檢查、測(cè)量、除塵和緊固。

2.3.2 運(yùn)行一定時(shí)間后,電路板上(因靜電作用)有積塵,須清潔和檢查。對(duì)線路板、母排等維修后,要進(jìn)行必要的防腐處理,涂刷絕緣漆,對(duì)已出現(xiàn)局部放電、拉弧的母排須取除其毛刺,并進(jìn)行絕緣處理。對(duì)已絕緣擊穿的絕緣柱,須清除炭化或更換。

2.3.3 對(duì)變頻器內(nèi)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)狀況、要經(jīng)常仔細(xì)檢查,斷電后,用手轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)葉,觀察軸承有無(wú)卡死或轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活現(xiàn)象,必要時(shí)更換處理。仔細(xì)檢查控制電路板上電子元器件,檢查和處理脫焊、變色、鼓肚、開裂、斷線(印刷板線路)等異?，F(xiàn)象,必要時(shí)對(duì)外表異常的元器件,可從電路板上脫焊測(cè)量檢查或更換。

2.3.4 對(duì)主接觸器及其它輔助繼電器進(jìn)行檢查,仔細(xì)觀察各接觸器動(dòng)靜觸頭有無(wú)拉弧、毛刺或表面氧化、凹凸不平,發(fā)現(xiàn)此類問(wèn)題應(yīng)對(duì)其相應(yīng)的動(dòng)靜觸頭進(jìn)行更換,確保其接觸安全可靠。

2.3.5 經(jīng)常檢查電源電壓波動(dòng)程度。改善變頻器使用環(huán)境和負(fù)載波動(dòng)大的現(xiàn)象,避免大電流對(duì)變頻器沖擊的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

在變頻器的使用和日常維護(hù)、維修過(guò)程中，應(yīng)注意檢查電網(wǎng)電業(yè)，改善變頻器、電機(jī)及線路的周邊環(huán)境，定期清除變頻器內(nèi)部灰塵，檢查端子是否緊固，通過(guò)加強(qiáng)設(shè)備管理最大限度地降低變頻器的故障率。使之最大限度的達(dá)到其歷程。

[1]蔡美富，王鐵牛.變頻器日常維護(hù)和定期檢修[J].機(jī)械工人(冷加工)，2007-07-15.