DriveWindows在中壓傳動(dòng)系統(tǒng)的故障分析與診斷上的應(yīng)用

山鋼股份有限公司濟(jì)南分公司檢修工程公司 宋立強(qiáng)

1.引言

ACS6000SD(Advant Control System 6000 Synchronous Drive)是ABB公司推出的大功率同步電動(dòng)機(jī)所使用的中壓傳動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)中壓傳動(dòng)系統(tǒng))，適用于3MW～27MW的同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩控制，它支持在同一個(gè)直流母線(xiàn)上帶多個(gè)整流單元和逆變單元，能拖動(dòng)多個(gè)機(jī)械設(shè)備。在冶金、礦山等大功率高性能行業(yè)有著不俗的應(yīng)用業(yè)績(jī)，本廠(chǎng)在技術(shù)改造中，采用ACS6000SD中壓傳動(dòng)系統(tǒng)作為拖動(dòng)穿孔機(jī)的兩臺(tái)4000KW同步電機(jī)變頻調(diào)速裝置，利用DriveWindows軟件的強(qiáng)大工具，對(duì)ACS6000傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)和信號(hào)監(jiān)控設(shè)置，故障記錄及趨勢(shì)曲線(xiàn)分析，實(shí)時(shí)了解ACS6000傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

對(duì)于ACS6000SD變頻系統(tǒng)的故障診斷、排查和調(diào)試是一項(xiàng)非常嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作，步驟繁多。利用DriveWindows工具進(jìn)行故障分析與診斷，能快速有效地解決問(wèn)題，提高生產(chǎn)效率。本文結(jié)合DriveWindows的使用經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)和提煉了一套解決故障的方法和技術(shù)，在實(shí)際中發(fā)揮了很大的作用，給廠(chǎng)里帶來(lái)了效益，同時(shí)也給同行類(lèi)似問(wèn)題的解決提供了參考。

2.DriveWindows概述

2.1 硬件構(gòu)成

DriveWindows系統(tǒng)的硬件配置一般為：NDPA-02 PCMCIA卡(PCMCIA插槽或帶PCI/PCMCIA適配器的PCI插槽)；DDCS光纖；帶Windows NT，Windows 2000或Windows XP操作系統(tǒng)的PC機(jī)或筆記本電腦。

根據(jù)軟件對(duì)電控系統(tǒng)的安全、功能、工藝上的需求，本廠(chǎng)的硬件主要采用ABB工控相關(guān)器件，具體如下：研華PC機(jī)一臺(tái)、AMC34處理器三臺(tái)(一個(gè)ARU整流，兩個(gè)INU逆變)、DDCS光纖、NDPA-02 PCMCIA卡(PCMCIA適配器的PCMCIA插槽)。

要實(shí)現(xiàn)PC機(jī)或筆記本電腦中Drive-Windows軟件與ACS6000傳動(dòng)系統(tǒng)的通訊，先將帶有ABB公司授權(quán)的NDPA-02 PCMCIA卡插入PC機(jī)的PCMCIA插槽中，根據(jù)DDCS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮f(xié)議，PC機(jī)通過(guò)DDCS光纖與ACS6000的主控柜COU柜的光纖分配器的分配口連接到3個(gè)的電機(jī)主控板(AMC34)進(jìn)行通訊。這樣就可以通過(guò)PC機(jī)對(duì)ACS6000傳動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控了。

2.2 軟件功能

DriveWindows是一款易于使用的32位的裝備光纖通訊windows應(yīng)用軟件。它提供了多種調(diào)試和監(jiān)視ABB產(chǎn)品的功能。所有的功能可通過(guò)DriveWindows窗口區(qū)域進(jìn)行顯示與操作。窗口區(qū)域圖被水平和垂直分割成以下四塊，從左到右、從上到下依次為瀏覽目錄板塊、趨勢(shì)曲線(xiàn)設(shè)置板塊、項(xiàng)目列表板塊和趨勢(shì)曲線(xiàn)顯示板塊，如圖1所示。

圖1 DriveWindows窗口圖

其主要包括以下內(nèi)容：控制操作(起動(dòng)、停止、參考等)；以數(shù)字形式或圖像形式監(jiān)控信號(hào)；參數(shù)(改變?cè)O(shè)定值)；數(shù)據(jù)記錄器(控制、顯示)；故障記錄器(顯示故障、控制)；備份保存(全套軟件備份)；網(wǎng)絡(luò)的所有功能(控制、監(jiān)控等)。

2.3 系統(tǒng)連接

常見(jiàn)的連接方式有以下三種：

(1)直接連接：將PC機(jī)和ACS6000連接起來(lái)(最常用的方式)。

(2)通過(guò)分配器連接，DriveWindows鏈(組合式驅(qū)動(dòng))，在鏈環(huán)中的每個(gè)傳動(dòng)都通過(guò)參數(shù)70.02設(shè)定一個(gè)獨(dú)立的地址。

(3)環(huán)連接，即所有驅(qū)動(dòng)可以在一個(gè)環(huán)中連接。在鏈環(huán)中的每個(gè)傳動(dòng)都通過(guò)參數(shù)70.02設(shè)定一個(gè)地址。而且需要注意，鏈環(huán)中的所有傳動(dòng)都需要連續(xù)供電，否則會(huì)損壞。

本廠(chǎng)采用分配器連接，使用的是NDBU-95來(lái)進(jìn)行連接。

3.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

通過(guò)DriveWindows軟件可以對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)ACS6000進(jìn)行參數(shù)和信號(hào)監(jiān)控設(shè)置、故障記錄及趨勢(shì)曲線(xiàn)分析等操作。

3.1 參數(shù)和信號(hào)監(jiān)控設(shè)置

根據(jù)本廠(chǎng)穿孔機(jī)主傳動(dòng)控制的設(shè)計(jì)需要，在DriveWindows瀏覽目錄面板中，有逆變單元(INU)和有源整流單元(ARU)兩個(gè)參數(shù)單元可供選擇。當(dāng)選中一個(gè)參數(shù)單元時(shí)，屬于這個(gè)參數(shù)單元Parameters的信號(hào)以及參數(shù)，都將存窗口區(qū)域右上角的項(xiàng)目列表面板中顯示。此時(shí)就可以觀(guān)察和更改每個(gè)參數(shù)單元或是一個(gè)公開(kāi)的參數(shù)文件中的項(xiàng)目值，對(duì)其中的參數(shù)和信號(hào)進(jìn)行在線(xiàn)或離線(xiàn)狀態(tài)下檢查、學(xué)習(xí)和修改。參數(shù)和信號(hào)監(jiān)控設(shè)置如圖2、3所示。

圖2 ARU單元的參數(shù)和信號(hào)監(jiān)控設(shè)置

圖3 INU單元的參數(shù)和信號(hào)監(jiān)控設(shè)置

在圖2、3中的項(xiàng)目列表面板中可以看出電機(jī)電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)矩和整流過(guò)的直流電壓的實(shí)時(shí)數(shù)值分別為628A、-480rpm、-62.8nm、4835.24V。NP VOLTAGE反映的是直流中性點(diǎn)電壓為-7.23V。

當(dāng)有時(shí)ACS6000出現(xiàn)問(wèn)題來(lái)不及解決又因現(xiàn)場(chǎng)需要必須動(dòng)車(chē)時(shí)，工程技術(shù)人員可以修改某些參數(shù)暫時(shí)將問(wèn)題屏蔽。如當(dāng)編碼器出現(xiàn)軟故障時(shí)，可以適當(dāng)?shù)脑黾铀墓收咸姍z測(cè)的范圍百分比及故障跳電檢測(cè)檢測(cè)時(shí)間使提升機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。

3.2 故障記錄

當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)。能夠很容易在項(xiàng)目列表板塊中找到相應(yīng)的故障。故障記錄表如圖4所示。

圖4 故障記錄表

從圖4中可以看出，在同一時(shí)間發(fā)出的故障為ARU Alarm/Fault，因此，故障點(diǎn)一定在ARU中。另外，系統(tǒng)運(yùn)行中也有一些常見(jiàn)的故障，如NTAC Missing，發(fā)現(xiàn)此故障時(shí)，可以檢查NTAC板的供電電源是否正常，還可以檢查NTAC板是否出現(xiàn)故障，以及NTAC板的通訊是否正常。

有時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)Undervoltage故障，這時(shí)應(yīng)用萬(wàn)用表測(cè)量從同步變壓器二次側(cè)來(lái)的電壓是否正常，如果此電壓出現(xiàn)異常，則會(huì)出現(xiàn)此類(lèi)報(bào)警，應(yīng)檢查同步變壓器二次側(cè)快熔是否正常，變壓器本體是否正常，以及同步變壓器一次側(cè)電壓是否真的偏低。

在現(xiàn)場(chǎng)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)：

(1)可能一個(gè)故障的發(fā)生帶動(dòng)相關(guān)設(shè)備或信號(hào)參數(shù)發(fā)生假故障動(dòng)作，系統(tǒng)會(huì)報(bào)出一連串故障信息及警告。技術(shù)人員可以通過(guò)故障發(fā)生時(shí)間的先后順序及故障類(lèi)型判斷出源故障，方便對(duì)癥下藥，盡快解決問(wèn)題。

(2)通過(guò)對(duì)比故障發(fā)生的時(shí)間，找出第一個(gè)故障信息，而某一個(gè)故障信息，幾個(gè)地方都有可能引起這個(gè)故障，這時(shí)候就需要逐個(gè)來(lái)排除故障。

3.3 歷史趨勢(shì)曲線(xiàn)

歷史曲線(xiàn)用于數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的圖形監(jiān)視，有助于值班人員和下程技術(shù)人員更加深入的分析系統(tǒng)中每個(gè)參數(shù)變量的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)各個(gè)參數(shù)的監(jiān)控器在PC機(jī)上運(yùn)行來(lái)采集數(shù)據(jù)每個(gè)線(xiàn)性點(diǎn)。DriveWindows通過(guò)反復(fù)讀取驅(qū)動(dòng)器上被監(jiān)控的項(xiàng)目完成采集。當(dāng)監(jiān)控運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控顯示面板實(shí)時(shí)地繪制值將計(jì)時(shí)分類(lèi)測(cè)量值。從而快速而準(zhǔn)確的跟蹤各種事件。

通過(guò)對(duì)曲線(xiàn)趨勢(shì)圖的分析，有利于更加深入的了解提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，大大提高了在現(xiàn)場(chǎng)中分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的效率。以下是實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)幾種常見(jiàn)故障的診斷方法。

(1)電機(jī)編碼器損壞故障

某次電機(jī)編碼器發(fā)生損壞時(shí)，記錄的歷史曲線(xiàn)如圖5所示。

圖5 電機(jī)編碼器損壞故障時(shí)的歷史曲線(xiàn)

從上面的曲線(xiàn)可以看出，兩臺(tái)同樣運(yùn)行的電機(jī)，速度、電流、轉(zhuǎn)矩均不一樣，其中一臺(tái)電機(jī)的速度、電流、轉(zhuǎn)矩非常不穩(wěn)定，無(wú)論是在空載運(yùn)行下，還是在帶載運(yùn)行下，速度、電流、轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)都非常大，說(shuō)明從電機(jī)反饋的速度不穩(wěn)定，造成電流和轉(zhuǎn)矩的不穩(wěn)定。分析原因，應(yīng)該為電機(jī)的編碼器損壞造成。后來(lái)更換了編碼器，系統(tǒng)運(yùn)行正常。

(2)電機(jī)運(yùn)行時(shí)過(guò)流故障

某次電機(jī)過(guò)流時(shí)，記錄的歷史曲線(xiàn)如圖6所示。

圖6 電機(jī)過(guò)流時(shí)的歷史曲線(xiàn)

電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，突然出現(xiàn)大電流，然后過(guò)流跳電。該電流值非常大甚至已經(jīng)是整流部分跳電，后更換部分電路板，發(fā)現(xiàn)為電流檢測(cè)的接口板出現(xiàn)故障，導(dǎo)致此故障的發(fā)生。

4.結(jié)論

利用DriveWindows軟件對(duì)主傳動(dòng)ACS-6000傳動(dòng)系統(tǒng)和ACS800輔傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)試后，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性得到大大的提高。減少了運(yùn)行故障和停工，同時(shí)，大大提升了工程技術(shù)人員分析解決問(wèn)題的效率。

在ACS6000SD系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行中，本文通過(guò)實(shí)踐積累了一定的故障處理經(jīng)驗(yàn)，非常具有實(shí)用性，為快速排除故障，提高系統(tǒng)的無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間，為廠(chǎng)里創(chuàng)造了可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。

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