施耐德變頻器在水廠應(yīng)用中的故障診斷與維修

任建華

摘 要：太原供水集團(tuán)有限公司草坪制水分公司三給水廠于2009年進(jìn)行技術(shù)改造后，共引進(jìn)了10臺法國施耐德生產(chǎn)的變頻器，其中，有7臺ATV61，3臺ATV21，將它們分別配備給供水泵房的5臺機(jī)組、產(chǎn)水泵房的5臺機(jī)組。經(jīng)過長期實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)，使用變頻器大大降低了能耗，節(jié)能效果顯著。由于變頻器的工作原理、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，排除故障有一定的復(fù)雜性，所以，掌握變頻器知識，熟練地操作變頻器，根據(jù)變頻器故障代碼及時排除故障是水廠運(yùn)行人員的必備能力。簡要介紹了施耐德變頻器ATV61在水廠應(yīng)用中的常見故障及其診斷方法，并闡述了一些維修實(shí)例，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：施耐德變頻器；故障分析；運(yùn)行方式；診斷方法

中圖分類號：TN773 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.133

三給水廠變頻器控制方式分為自動運(yùn)行和手動運(yùn)行2種。自動運(yùn)行方式是由數(shù)控壓力表采集水廠出水壓力值，PLC控制模塊根據(jù)壓力值統(tǒng)一閉環(huán)控制泵房的5臺機(jī)組，使變頻器運(yùn)行處于最佳頻率狀態(tài)。自動運(yùn)行和手動運(yùn)行模式通過控制柜就能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場切換。三給水廠供水變頻調(diào)速系統(tǒng)具有操作簡單、可靠性高、抗干擾性強(qiáng)、供水壓力恒定和節(jié)能高效的優(yōu)點(diǎn)。因此，要求運(yùn)行人員必須掌握變頻器方面的知識，能夠熟練地操作變頻器，并根據(jù)變頻器故障代碼及時排除故障。

1 ATV61應(yīng)用中常見故障和處理方法

1.1 變頻器故障停機(jī)時顯示故障代碼

2012-12，在3個產(chǎn)水TS井正常運(yùn)行的過程中，其中一個產(chǎn)水井TS8突然停機(jī)，停機(jī)信號經(jīng)遠(yuǎn)程傳輸回值班室，到達(dá)現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)，變頻器報(bào)故障代碼為PHF。經(jīng)過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，這類故障是由輸入電壓缺相引發(fā)的。導(dǎo)致這種問題發(fā)生的原因是變頻器的供電不正確，熔斷器熔斷，變頻柜故障。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，熔斷器正常，而配電柜三相電壓表顯示三相電源缺一相。經(jīng)過戶外檢查，原來是供電線路進(jìn)TS8井房的高壓母線掉了一根，這是當(dāng)天風(fēng)大所致。搶修后恢復(fù)送電，設(shè)備運(yùn)行良好。

2013-02，供水泵房中的三號機(jī)泵經(jīng)常突然停機(jī)，變頻器報(bào)故障代碼為SLF3。經(jīng)過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，此類故障為控制面板通信障礙。其出現(xiàn)的原因是變頻器圖形顯示終端出現(xiàn)故障，變頻器與顯示終端連接不正常。鑒于此，先將變頻器斷電后再送電設(shè)備能正常運(yùn)行，但是，運(yùn)行一段時間后，設(shè)備還是會突然停機(jī)，報(bào)故障代碼還是SLF3.因此，工作人員更換了連接圖形顯示終端網(wǎng)線的2個水晶頭后，設(shè)備運(yùn)行良好，再無此故障代碼出現(xiàn)。

2013-04，供水泵房中正在運(yùn)行的四號機(jī)泵多次開機(jī)30 min后就突然停機(jī)，變頻器報(bào)故障代碼為OHF。經(jīng)過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，引發(fā)此故障的原因是變頻器過熱。進(jìn)入變頻器圖形終端中發(fā)現(xiàn)，設(shè)備熱狀態(tài)為99%.一般情況下，導(dǎo)致設(shè)備過熱的主要原因是變頻器通風(fēng)不良，散熱風(fēng)機(jī)故障，環(huán)境溫度過高，溫度傳感器性能不良，負(fù)載過重等。因?yàn)樵撟冾l器是在運(yùn)行一段時間后才出現(xiàn)故障的，所以，溫度傳感器損壞的可能性不大。通電后發(fā)現(xiàn)，配電柜散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)動緩慢，經(jīng)檢修、注油后再開機(jī)，外部風(fēng)扇運(yùn)行良好，變頻器運(yùn)行后沒有再出現(xiàn)此類故障。

2014-05，在日常巡視中，在供水泵房二號泵的變頻器1.10診斷中，進(jìn)入故障歷史記錄中經(jīng)常會看到故障代碼OSF。經(jīng)過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，此故障為過電壓。這類故障常出現(xiàn)在變頻器待機(jī)狀態(tài)下，它不會影響變頻器下次啟動時的正常運(yùn)行。一般情況下，如果遇上雷雨天氣，雷電可能會串入變頻器的電源中，可能會使變頻器直流側(cè)的電壓檢測器動作而跳閘。鑒于此，只需斷開變頻器電源1 min左右再上電，設(shè)備即可恢復(fù)正常。另一種情況是，變頻器驅(qū)動大慣性負(fù)載而出現(xiàn)過電壓情況。我廠變頻器所帶電機(jī)功率為315 kW，因此，工作人員懷疑是減速時間參數(shù)過少所致。進(jìn)入1.3設(shè)置中減速時間將參數(shù)設(shè)置由20S改為30S后，此故障代碼出現(xiàn)次數(shù)明顯減少。

2014-06，供水泵房三號機(jī)泵開機(jī)幾分鐘后突然停機(jī)，變頻器報(bào)故障代碼為OHF.經(jīng)過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，引發(fā)此故障的原因是變頻器過熱。進(jìn)入變頻器圖形終端中發(fā)現(xiàn)，設(shè)備熱狀態(tài)為100%.停機(jī)后等待變頻器冷卻下來重新開機(jī)，但是，開機(jī)幾分鐘后還是突然停機(jī)。檢查后發(fā)現(xiàn)周圍溫度正常，外部風(fēng)扇轉(zhuǎn)動正常，溫度傳感器也正常。因?yàn)榇俗冾l器是在運(yùn)行幾分鐘后發(fā)生故障的，所以，懷疑是變頻器內(nèi)部散熱風(fēng)扇發(fā)生了故障。相關(guān)工作人員配合分公司維修工段更換了新的內(nèi)部散熱風(fēng)扇后，變頻器運(yùn)行良好，沒有再出現(xiàn)此類故障。

2014-08，在日常巡視中發(fā)現(xiàn)，二號變頻器啟動不了，從圖形終端里看到狀態(tài)碼顯示為PRA.經(jīng)過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，此故障為斷電功能有效（變頻器被鎖定），懷疑是變頻器控制端子PWR與+24 V端子之間的連接點(diǎn)松動了。在變頻器斷電后，打開控制端子的蓋子，將PWR與+24 V端子之間的連接點(diǎn)扭緊，再給變頻器上電后，故障代碼PRA消失，變頻器可以正常開機(jī)運(yùn)行。

2015-05-10，工作人員值班時發(fā)現(xiàn)，供水泵房中正在運(yùn)行中的五號機(jī)泵突然停機(jī)，變頻器報(bào)故障代碼為SCF1.經(jīng)過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，此故障為負(fù)載短路。這可能是因?yàn)樽冾l器內(nèi)部輸出短路，電機(jī)故障，變頻器開停機(jī)間隔時間過短所致。進(jìn)入變頻器圖形終端，打開1.10診斷中的故障歷史記錄發(fā)現(xiàn)是電機(jī)短路所致。經(jīng)過檢查后，變頻器與電機(jī)之間的電纜連接情況良好，而將電機(jī)接線蓋打開后發(fā)現(xiàn)，電機(jī)內(nèi)部連接線燒焦。因此，工作人員上報(bào)電機(jī)生產(chǎn)廠家處理，搶修后設(shè)備運(yùn)行良好，沒有再出此類故障。

每年夏季，在用電高峰期，我廠產(chǎn)供水泵房中運(yùn)行中的機(jī)泵經(jīng)常會突然停機(jī)，變頻器報(bào)故障代碼為USF.通過相關(guān)分析可知，此故障原因是欠電壓。一般情況下，出現(xiàn)這種情況的原因是線路電壓太低，瞬時電壓下降，預(yù)充電電阻損壞。經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)，預(yù)充電電阻正常，線路電壓正常，所以，初步懷疑是電網(wǎng)瞬時電壓下降所致。將變頻器斷電后再恢復(fù)送電，設(shè)備可以正常運(yùn)行。

1.2 變頻器故障停機(jī)時不顯示故障代碼

變頻柜電源指示燈亮，能正常啟動，但是，變頻柜運(yùn)行指示燈不亮，變頻器不顯示故障代碼。具體情況如圖1、圖2、圖3，表1、表2所示。經(jīng)過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)此故障的原因可能是運(yùn)行指示燈壞，中間繼電器KA2的線圈或常開點(diǎn)壞，中間繼電器KA2的線圈或常開點(diǎn)的觸點(diǎn)接觸不好，變頻器的繼電輸出有問題。因此，先檢查了指示燈，其正常，中間繼電器KA2的線圈和常開點(diǎn)正常，觸點(diǎn)接觸也正常，進(jìn)入變頻器1.5輸入/輸出設(shè)置中檢查到繼電輸出R2A、R2C設(shè)置正常，最后打開變頻器輸出端子的蓋子發(fā)現(xiàn)，變頻器輸出端子R2A觸點(diǎn)接觸松動，緊固端子R2A觸點(diǎn)后，再投入運(yùn)行，變頻器運(yùn)行正常，運(yùn)行指示燈亮。

變頻柜電源指示燈亮，但是，設(shè)備不能正常啟動，具體情況如圖1、圖2、圖3，表1、表2所示。經(jīng)過相關(guān)分析，將變頻柜斷電后重新上電發(fā)現(xiàn)，中間繼電器KA3燈亮了一下又滅了。這說明，故障輸出這一路沒有問題，懷疑問題出現(xiàn)在就地啟停這一路上。將變頻器斷電后，將萬用表打在歐姆檔上，將萬用表的兩表筆分別接在01號和09號線上，按住開車按紐，電阻為0 Ω，則可以判斷問題就可能出現(xiàn)在中間繼電器KA1的線圈上。檢查中間繼電器KA1線圈上的觸點(diǎn)正常，用萬用表檢測到中間繼電器KA1的線圈阻值太小，所以，更換了新的中間繼電器KA1.更換了新的中間繼電器KA1后，變頻器能夠正常啟動，也能正常運(yùn)行。

當(dāng)變頻器因故障停機(jī)時，故障指示燈不能正常顯示，具體情況如圖1、圖2、圖3，表2所示。經(jīng)過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，雖然變頻器發(fā)生了故障，但是，柜子上的故障指示燈不亮。懷疑問題處在故障指示這一路上。檢查故障指示燈正常，懷疑中間繼電器KA3的常開點(diǎn)觸點(diǎn)壞了，不能正常工作。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，中間繼電器KA3的常開點(diǎn)觸點(diǎn)嚴(yán)重氧化，更換后，變頻器再因故障停機(jī)時故障指示燈便能正常顯示。

2011-04-06，工作人員值班時，正在運(yùn)行的3臺機(jī)泵突然全部停機(jī)，變頻器不顯示故障代碼，具體情況如圖1、圖2所示。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，3臺變頻柜電源指示燈正常，但是，無法正常啟動。因此，將控制方式由自動模式改為手動模式后，3臺變頻器便可以正常啟動了。因此，工作人員懷疑是智能節(jié)能控制器有問題。打開智能節(jié)能控制器后發(fā)現(xiàn)，供給PLC電源的空氣開關(guān)分閘了，將空氣開關(guān)合閘、控制方式打到自動模式上，3臺變頻器可以正常運(yùn)行。

2012-09-10，供水泵房中正在運(yùn)行中的三號機(jī)泵突然停機(jī)，變頻器不顯示故障代碼。具體情況如圖1、圖2、圖3、表2所示。檢查后發(fā)現(xiàn)，三號變頻器有電，但是，三號變頻柜的電源指示燈無顯示，變頻器無法正常啟動。將變頻器斷電后，萬用表檢測主回路的3個熔斷器全部正常。因此，懷疑問題出現(xiàn)在控制回路中。萬用表檢測控制回路的熔斷器4FU正常，萬用表檢測控制回路的熔斷器4FU的出線01號線到中間繼電器KA2的常開點(diǎn)的連接線為∞，正常為0，所以，判斷故障出現(xiàn)在中間繼電器KA2的常開點(diǎn)上。將中間繼電器KA2常開點(diǎn)的連接點(diǎn)緊固后，變頻柜電源指示燈正常，變頻器正常啟動。

2 結(jié)束語

本文所述內(nèi)容是筆者在日常工作中遇到并排除過的施耐德變頻器ATV61的一些常見故障。由于變頻器的工作原理、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，專業(yè)性強(qiáng)，所以，其故障排除工作也具有復(fù)雜性和多變性。在變頻器運(yùn)行過程中發(fā)生的故障，有的屬于品質(zhì)問題，要通過檢測找到故障硬件修復(fù)或更換，但是，這部分硬件的故障率很低，即使發(fā)生故障，用現(xiàn)場條件和常規(guī)手段也難以監(jiān)測；另外，還有一些是維護(hù)不當(dāng)方面的問題，這種故障應(yīng)以變頻器自我診斷和保護(hù)功能動作時顯示的信息為線索進(jìn)行分析，同時，采取適當(dāng)?shù)氖侄握业焦收宵c(diǎn)并修復(fù)。只有及時處理日常工作中出現(xiàn)的常見故障，才能最大限度地保證產(chǎn)供水設(shè)備的正常運(yùn)行，從而優(yōu)質(zhì)、高效地完成產(chǎn)供水任務(wù)。