變頻器參數(shù)在變頻調(diào)速系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用

【摘 要】本文以西門子變頻器為主構(gòu)成的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)為例，分析故障的可能性，闡述根據(jù)變頻器的只讀參數(shù)診斷故障原因的方法。

【關(guān)鍵詞】變頻器參數(shù) 變頻調(diào)速系統(tǒng) 故障 診斷方法

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2016）12C-0191-02

變頻器為改變傳統(tǒng)的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速而誕生，發(fā)展至今，其已經(jīng)達(dá)到了很高的智能化程度，完全實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化，隨著電子技術(shù)和芯片技術(shù)發(fā)展，仍會(huì)在控制精度、控制方式上不斷地?cái)U(kuò)展更新。在企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備如產(chǎn)品生產(chǎn)線、機(jī)床，日常生活設(shè)施如電梯、高層建筑供水中，變頻器的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍。由于變頻器在電氣系統(tǒng)中的重要性，一旦發(fā)生故障，勢(shì)必對(duì)生產(chǎn)生活造成影響，如果長時(shí)間無法排除故障，則會(huì)在經(jīng)濟(jì)上造成更大損失。

為避免故障發(fā)生，必須做好日常檢查維護(hù)工作，但設(shè)備故障是無法杜絕的，為了能迅速排除故障，就需要理解變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理，掌握故障處理的方法和技巧。下面以西門子變頻器為例，闡述故障診斷方法。

一、變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成要素

如圖1所示，變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由電源、變頻器、交流異步電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和終端機(jī)械構(gòu)成。

電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)由變頻器的輸入信號(hào)決定，輸入信號(hào)分為：（1）命令控制信號(hào)。決定電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、換向，可能器件有開關(guān)、按鈕、傳感器、PLC、智能溫控器等。（2）頻率控制信號(hào)（亦稱轉(zhuǎn)速信號(hào)）。決定電動(dòng)機(jī)的快慢，可能器件有外部開關(guān)、PLC、智能溫控器等。輸出信號(hào)是繼電器型觸點(diǎn)或模擬電流（壓），起監(jiān)視變頻器運(yùn)行狀態(tài)的作用。

二、診斷方法

系統(tǒng)的故障表現(xiàn)通常是不能啟動(dòng)、轉(zhuǎn)速不正確、發(fā)生報(bào)警停機(jī)。主要涉及命令信號(hào)的有無，頻率信號(hào)是否正確和參數(shù)設(shè)置是否正確幾個(gè)因素，最基本的手段是：（1）聽聲音。變頻器內(nèi)有一個(gè)散熱風(fēng)扇，當(dāng)接受了啟動(dòng)信號(hào)后，會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出輕微的響聲，據(jù)此，可判斷啟動(dòng)命令的有無。（2）觀察基本操作面板BOP：改變輸入側(cè)的頻率信號(hào)，如果BOP顯示值發(fā)生變化，說明變頻器能夠接受頻率信號(hào)。以此為基礎(chǔ)，再結(jié)合變頻器的控制參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)進(jìn)一步確定原因。

（一）無法啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)取決于啟動(dòng)命令信號(hào)，即使提供了命令信號(hào)，但接口不一致，電機(jī)仍不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這就要檢查命令源參數(shù)P0719和P0700，P0719是選擇控制命令源的總開關(guān)，優(yōu)先級(jí)比P0700高，例如P0719設(shè)為55，P0700設(shè)為2，此時(shí)接受USS的啟動(dòng)信號(hào)而不是端子排的開關(guān)信號(hào)。出現(xiàn)本故障時(shí)應(yīng)首先比對(duì)工程決策與接線，看信號(hào)來源與參數(shù)選擇值是否一致，如有錯(cuò)誤，則需更正使兩者成為一致。

其次要查看相關(guān)的狀態(tài)位，這些狀態(tài)位以七段碼形式顯示，如圖2所示。當(dāng)信號(hào)有效時(shí)相應(yīng)的顯示點(diǎn)亮。按七段碼顯示的參數(shù)見表1，限于篇幅，參數(shù)各位含義請(qǐng)?jiān)敳槭謨?cè)。

下面試舉幾例說明。

例1：R0019第一位無顯示，說明驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行未準(zhǔn)備好，原因是P0010設(shè)置值不為 0。

例2：假設(shè)PLC輸出數(shù)字信號(hào)接入變頻器7#端子作啟動(dòng)信號(hào)。查看R0722第二位無顯示說明變頻器未得到信號(hào)，線路中間出現(xiàn)斷路或 PLC邏輯錯(cuò)誤。

例3：假設(shè)PLC通過COM鏈路USS通訊協(xié)議輸出啟動(dòng)信號(hào)。查看R2018（第0組部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示），如果開機(jī)后顯示1150，說明通信建立，接通PLC的RUN端，未顯示1151，則說明PLC程序錯(cuò)誤。R2018 亦可按位顯示在R2036、R2037中。

（二）轉(zhuǎn)速不正確。當(dāng)變頻器風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)后，可能出現(xiàn)的情況有：（1）電機(jī)仍然不轉(zhuǎn)；（2）轉(zhuǎn)動(dòng)，但速度顯示不正確。這時(shí)應(yīng)根據(jù)頻率給定源值查看相關(guān)的狀態(tài)參數(shù)，相關(guān)參數(shù)如下。

R0020：顯示實(shí)際的頻率設(shè)定值（斜坡函數(shù)發(fā)生器的輸出）。

R0024：經(jīng)過濾波的實(shí)際的輸出頻率。

R0096：顯示以[%]值表示的PZD 信號(hào)。

R0720：顯示數(shù)字輸入的數(shù)目。

R0722：顯示各個(gè)數(shù)字輸入的狀態(tài)。

P0701- 0708：定義數(shù)字輸入 的功能。

R0750：顯示現(xiàn)有模擬輸入的數(shù)目。

R0751：顯示模擬輸入的狀態(tài)。

R0752：顯示以V（或mA）為單位的經(jīng)過平滑的模擬輸入電壓（或電流）值。

R0755：按十六進(jìn)制數(shù) [4000h] 標(biāo)定的模擬輸入值。

P0757- 0760：用于配置模擬輸入的標(biāo)定。

P1001-1007：固定頻率 。

R2018：顯示經(jīng)由 COM鏈路USS 接收到的過程數(shù)據(jù)。

有幾點(diǎn)需要指出，第一，對(duì)多段速，P1001-1007各對(duì)應(yīng)一個(gè)頻率值，但一個(gè)頻率值不必放在固定的參數(shù)內(nèi)，例如25既可設(shè)在P1001，也可設(shè)在P1007，只要外部數(shù)字信號(hào)輸入001或111，都使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在25 Hz。第二，模擬輸入時(shí)，P0757-P0760的設(shè)置不同，可使電動(dòng)機(jī)隨輸入的變化運(yùn)行在同一方向，或不同的方向。第三，頻率值高于P1082或低于P1080時(shí)，會(huì)出現(xiàn)限幅情況，應(yīng)該修改P1082、P1080。第四，USS通信給定時(shí)，如電源接地端 PE脫開，運(yùn)行頻率值保持之前的值。

（三）不能換向。此種情況比較簡(jiǎn)單，一般是外部方向信號(hào)缺失，可參照前述方法查找。欲得到反轉(zhuǎn)效果，更有效的辦法是將頻率值設(shè)為負(fù)值。

（四）異常報(bào)警。變頻器內(nèi)部有相當(dāng)完善的保護(hù)措施，當(dāng)發(fā)生過壓、欠壓、過流、過溫等情況，BOP面板會(huì)顯示以F或A開頭的異常信息編碼，可仔細(xì)查閱手冊(cè)，依照手冊(cè)條目檢查。值得提醒的是，人為疏忽致參數(shù)不正確，亦會(huì)造成異常，例如P0305、P0307遠(yuǎn)比電動(dòng)機(jī)額定值大，短時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)溫度攀升很快。

無論在工程施工階段或設(shè)備投入運(yùn)行后，設(shè)備都可能發(fā)生問題。當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，基本思路是從命令、頻率信號(hào)處入手，同時(shí)考慮設(shè)備所處環(huán)境，逐層剝筍式深入，思路要正確，方法要得當(dāng)，就一定能解決問題。文中敘述的方法，經(jīng)過日常教學(xué)的實(shí)踐檢驗(yàn)，對(duì)促進(jìn)職業(yè)能力培養(yǎng)和提升專業(yè)技能是行之有效的，也可供工程技術(shù)人員借鑒。

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【基金項(xiàng)目】廣西高校科研立項(xiàng)項(xiàng)目研究成果（KY2015YB475）

【作者簡(jiǎn)介】黃戈里（1964— ），男，廣西南寧人，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向：電氣自動(dòng)化技術(shù)、職業(yè)教育。