建筑行業(yè)變頻器的故障與維護(hù)

(浙江省建德市恒大混凝土有限公司 311606)

建筑行業(yè)變頻器的故障與維護(hù)

姜理峰

(浙江省建德市恒大混凝土有限公司 311606)

隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展以及自動(dòng)控制原理的進(jìn)步，還有變頻器具有高效率的性能和良好的控制特性，目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于交流電動(dòng)機(jī)的速度控制中。人們使用變頻器不但可以節(jié)省能量，而且可以提高產(chǎn)品質(zhì)量與數(shù)量。在建筑系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器主要還是為了節(jié)能與獲得良好的起動(dòng)特性。在建筑行業(yè)，變頻器是使用頻次較高的電氣設(shè)備，本文在長期實(shí)踐和查閱大量變頻器相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對建筑行業(yè)變頻器故障產(chǎn)生的因素進(jìn)行詳細(xì)分析，并提出了一些變頻器維護(hù)方法。

建筑行業(yè)；變頻器故障；變頻器維護(hù)

一、變頻器概述

變頻技術(shù)是從60年代開始的一門電機(jī)應(yīng)用技術(shù)。從電力電子器件中的SCR(晶閘管)、GTO(門極可關(guān)斷晶閘管)等開始發(fā)展，在今天更有IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)等新型電力變換器件。同時(shí)，在70年代脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM-VVVF)調(diào)速開始得到了應(yīng)用。在80年代，以PWM模式優(yōu)化問題為變頻技術(shù)核心的技術(shù)得到了更廣泛的應(yīng)用，并且得到了市場的廣泛推廣。

我國在90年代開始，隨著大功率晶體管技術(shù)的成熟和成本的降低，同時(shí)控制技術(shù)也在計(jì)算機(jī)的扶助下有了更強(qiáng)大的支持，在各個(gè)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。變頻技術(shù)在工業(yè)以外也得到了更多的應(yīng)用，在促進(jìn)民用建筑節(jié)能的今天，變頻技術(shù)作為可以大量節(jié)省能源的技術(shù)更得到了建設(shè)者和設(shè)計(jì)者的青睞。

變頻器的廣泛使用是世界生產(chǎn)力高度發(fā)展的必然，機(jī)身產(chǎn)過程和理化、實(shí)現(xiàn)高作業(yè)效率和高產(chǎn)品品質(zhì)的需要。在建筑行業(yè)中，交流傳動(dòng)以其優(yōu)越于直流傳動(dòng)的特點(diǎn)，在很多場合中都被作為首選的傳動(dòng)方案。變頻器的這些特點(diǎn)使其在電力電子系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛。市場上不同型號(hào)規(guī)格變頻器的安裝、接線、調(diào)試各有特點(diǎn)，但主要方法及注意事項(xiàng)基本一致、但使用變頻器時(shí)，一旦發(fā)生故障，建筑行業(yè)的普通運(yùn)行人員就很難處理。變頻器故障的產(chǎn)生可能是產(chǎn)品質(zhì)量問題、運(yùn)行問題、應(yīng)用方式問題，也可能是變頻器參數(shù)設(shè)置問題。

二、建筑用變頻器的故障分析

變頻器是由眾多的半導(dǎo)體電子元件、電力電子元件和電器元件組成的復(fù)雜裝置，其結(jié)構(gòu)多采用單元化或模塊化形式。它由主回路、邏輯控制回路、電源回路、IPM驅(qū)動(dòng)及保護(hù)回路、冷卻風(fēng)扇等幾部分組成、由于變頻器電路板多采用SMT表面貼裝技術(shù)，在變頻器故障診斷中，因檢測儀器、技術(shù)資料及技術(shù)水平等因素，在工程上一般只限于根據(jù)故障情況找出故障的單元或模塊，即只做單元級(jí)或板級(jí)變頻器內(nèi)的控制電路框圖檢查維修。

變頻器內(nèi)的控制電路框圖

（一）外部因素

引發(fā)變頻器故障的外部因素主要是由于使用方法不正確或安裝環(huán)境不合理，故容易引發(fā)變頻器的誤動(dòng)作或發(fā)生故障。

1．外部的電磁感應(yīng)干擾

如果變頻器周圍存在干擾源，則干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)將通過輻射、耦合及傳導(dǎo)到變頻器的內(nèi)部，干擾變頻器控制回路的正常工作，造成變頻調(diào)速系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至可以損毀變頻器。變頻器在設(shè)計(jì)中雖然也采取我一定干擾措施，但由于變頻器的工作環(huán)境差異較大，故其抗干擾措施不具有普遍性，所以在變頻器外部采取噪聲抑制措施、消除干擾源顯得更加實(shí)際和必要。

2．變頻器的工作環(huán)境

變頻器屬于電力電子器件高度集中的電子裝置，在應(yīng)用中，若安裝環(huán)境無法滿足其技術(shù)規(guī)格書中的有關(guān)安裝使用環(huán)境的要求時(shí)，必須采取相應(yīng)技術(shù)措施，如變頻器若安裝在潮濕、有腐蝕性氣體及塵埃的環(huán)境時(shí)，則應(yīng)選用控制板進(jìn)行防腐、防塵處理的變頻器，還要對變頻器柜采取封閉式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以避免因潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等原因造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低，變頻器的安裝環(huán)境應(yīng)具有良好的通風(fēng)條件，要避免日光直射或靠近熱源。

3．供電電源

變頻器供電電源異常表現(xiàn)的形式有缺相、電壓波動(dòng)及瞬間停電，有時(shí)幾種異常形式可同時(shí)出現(xiàn)。三種常見的情況有：缺相、電壓波動(dòng)、瞬間停電。

4．感應(yīng)雷電和操作過電壓

雷擊或感應(yīng)雷形成的浪涌電壓有時(shí)也能造成變頻器的損毀。在變頻器中，一般設(shè)有雷電吸收網(wǎng)絡(luò)，主要防止因瞬間的雷電入侵造成的變頻器損壞。

5．噪聲、振動(dòng)

振動(dòng)通常是由于電動(dòng)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)械共振頻率恰好一致時(shí)將更為嚴(yán)重。噪聲通常分為變頻器噪聲和電動(dòng)機(jī)噪聲，在分清噪聲的性質(zhì)后應(yīng)采取以下不同的處理措施。

（二）本身因素

早期生產(chǎn)的變頻器，由于開關(guān)器件為晶體管，故在應(yīng)用中容易過流、過壓跳閘，不容易再啟動(dòng)，過負(fù)載性。能力低。隨著開關(guān)器件制造技術(shù)及微處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻器主電路采用現(xiàn)代電力電子器件；控制電路采用功能強(qiáng)大的微處理器，可增強(qiáng)和完善變頻器的自診斷及故障防范功能，大幅度提高了變頻器的可靠。

（三）常見故障分析及處理

變頻器常見的故障類型主要有：過電流、短路、接地、過電壓、欠電壓、電源缺相、過熱、過載、CPU異常、通信異常等。變頻器故障大多數(shù)情況下可以根據(jù)其顯示的信息迅速找到故障原因并排除。但也有一些故障用常規(guī)的手段難以檢測，需要從多方面分析，逐一排除才能找到故障點(diǎn)。

故障檢查或維修時(shí)，注意先切斷電源，切忌停機(jī)后立即進(jìn)行檢查。因變頻器額定運(yùn)行時(shí)，其直流側(cè)濾波電容儲(chǔ)存大量電能，停機(jī)后須待電解電容的電壓放電降低后，方可開柜進(jìn)行檢查。市場上不同型號(hào)規(guī)格的變頻器各有特點(diǎn)，但其故障的類別和分析處理方法有一定的共性：

1．過電流故障。變頻器在加減速及運(yùn)行工程中出現(xiàn)過電流跳閘現(xiàn)象，一般用OC顯示其過電流故障。故障分析及處理：檢查負(fù)載側(cè)是否短路或接地；檢查工作機(jī)械是否卡住，減小負(fù)載；檢查逆變管是否完好；適當(dāng)延長加減速時(shí)間；適當(dāng)減小轉(zhuǎn)矩提升量；變頻器內(nèi)部故障或諧波干擾大等。

2．過電壓故障。變頻器顯示OV表示其過電壓故障。故障分析及處理：檢查電源電壓是否過高；適當(dāng)延長減速時(shí)間；檢查放電支路或新增外接制動(dòng)電阻或制動(dòng)單元。

3．欠電壓故障。變頻器顯示LV表示其出現(xiàn)欠電壓故障。故障分析及處理：檢查電源電壓過低、缺相；檢查主回路斷路器、接觸器、整流回路是否完好；同一電源系統(tǒng)中是否有大啟動(dòng)電流的負(fù)載啟動(dòng)。

4．過載故障。變頻器顯示OL表示其出現(xiàn)過載故障。故障分析及處理：過負(fù)載或變頻器容量過小；熱繼電器保護(hù)設(shè)定值??；轉(zhuǎn)矩提升量設(shè)定太??；變頻器內(nèi)部故障等。

5．過熱故障。變頻器顯示OH表示其出現(xiàn)過熱故障。故障分析及處理：過負(fù)載或環(huán)境溫度太高，散熱片堵塞；冷卻風(fēng)扇工作不正常，跟換冷卻風(fēng)扇；變頻器內(nèi)部故障。

三、建筑用變頻器的日常維護(hù)保養(yǎng)

變頻器在運(yùn)行過程中，可以從變頻器外部檢查運(yùn)行情況有無異常，通常檢查的項(xiàng)目有以下幾項(xiàng)。

1．通過變頻器操作面板檢查變頻器輸出電流、電壓、頻率、直流母線電壓等運(yùn)行數(shù)據(jù)有無異常。

2．變頻器安裝環(huán)境，如溫度、濕度、粉塵等是否符合運(yùn)行要求。

3．變頻器有無異常聲音、振動(dòng)和異常氣味。

4．檢查變頻器散熱風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，變頻器有無過熱現(xiàn)象。

四、結(jié)論

以上是筆者在實(shí)際工作過程中通過對在建筑電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)節(jié)能或控制的變頻器的一些維修養(yǎng)護(hù)的體會(huì)。變頻器在建筑系統(tǒng)中的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，如在音樂噴泉、鍋爐系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)以及家用空調(diào)等方面，可以預(yù)見，它的應(yīng)用將隨著電子技術(shù)的發(fā)展與變頻器的不斷更新會(huì)越來越廣泛。那么對通用變頻器運(yùn)行過程中存在問題的分析，提出了解決這些問題的實(shí)際對策。只有滿足其設(shè)計(jì)工作要求和正常使用的各項(xiàng)條件，才能使其長期、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。隨著新技術(shù)和新理論不斷在變頻器上的應(yīng)用，變頻器存在的這些問題有望通過變頻器本身的功能和補(bǔ)償來解決。

[1]孫豐濤，張承慧，崔納新，杜春水.變頻器故障診斷技術(shù)研究與分析.電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2005.

[2]熊莉.高壓變頻器常見故障的處理及防范措施.河北電力技術(shù)，2016.

[3]謝勇來.變頻器故障診斷及容錯(cuò)控制研究.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2017.

K928

B

1007-6344（2017）06-0126-02

姜理峰（1974.9--），男；籍貫：浙江省江山市；本科學(xué)歷；研究方向：自動(dòng)控制；工作單位：浙江省建德市恒大混凝土有限公司；單位郵編：311606 。