西門子6SE70系列變頻器現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)

張忠　張園園　王斌生　孫宏強(qiáng)　田江峰

摘要：近年來(lái)，我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程有了很大進(jìn)展，對(duì)變頻器的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。變頻調(diào)速是現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用較為理想的調(diào)速方式，在改造工藝流程提高自動(dòng)化水平方面起著重要作用。西門子6SE70系列變頻器是應(yīng)用較為廣泛的一種變頻器，了解其常見故障維修方法能幫助技術(shù)人員更快更好的解決故障，保證生產(chǎn)過(guò)程正常進(jìn)行。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變頻器的故障處理、點(diǎn)檢及檢修維護(hù)，總結(jié)出一些6SE70系列變頻器維護(hù)的注意事項(xiàng)，制定一些設(shè)備維護(hù)方法及要求來(lái)提升變頻器的使用壽命。

關(guān)鍵詞：變頻器;6SE70;常見故障;維修技巧

引言

變頻器的主要工作原理是利用半導(dǎo)體的通斷作用改變電源的頻率，已達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的使用要求。西門子6SE70系列變頻器的逆變電路主要由絕緣柵雙極晶體管IGBT、IGD和電容組成。其中IGBT和IGD兩部分結(jié)構(gòu)是西門子6SE70系列變頻器的核心部分，研究這兩部分核心構(gòu)件故障發(fā)生原因?qū)ψ冾l器逆變電路的維修具有重要的意義。

16SE70系列變頻器組成分析

西門子6SE70系列變頻器探制裝置采用全數(shù)字控制技術(shù)，功率部分采用IGBT電壓源型PWM交流變頻傳動(dòng)裝置。其硬件組成包括主控板（CUVC板）、電源板（IGBT驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電源、電流電壓測(cè)量）、DP通訊板幾個(gè)部分。主控板上安裝有微處理器和外圍電路，并集成了標(biāo)準(zhǔn)配置的I/O口，具有4個(gè)數(shù)字量輸入/輸出，3個(gè)開關(guān)量輸入，2個(gè)模擬量輸入，2個(gè)模擬量輸出。系統(tǒng)采用V/F控制和磁場(chǎng)定向矢量控制，輸出頻率為0～200Hz。系統(tǒng)監(jiān)控調(diào)試過(guò)可以通過(guò)PMU、OPIS操作面板、PC及DriveMonitor軟件進(jìn)行。常見故障有“E”報(bào)警故障、黑屏故障、“F”報(bào)警故障幾大類。

2西門子6SE70系列變頻器現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)

2.1變頻器運(yùn)行環(huán)境

（1）設(shè)備整潔干凈。6SE70系列變頻器在運(yùn)行時(shí)，大部分型號(hào)冷卻風(fēng)機(jī)在變頻器上方吸塵冷卻，這就不可避免造成吸入大量粉塵沉積在變頻器的可控硅、控制板等電氣元件上，嚴(yán)重影響了元器件的散熱，這不僅僅會(huì)造成裝置報(bào)過(guò)熱故障，同時(shí)也會(huì)加速元器件老化，降低設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性（2）保證環(huán)境溫度濕度。在現(xiàn)場(chǎng)這些使用時(shí)間較長(zhǎng)的變頻器本身元器件就已經(jīng)老化，如果其工作環(huán)境溫度還不能夠確保的話就會(huì)加速元器件的老化，使設(shè)備運(yùn)行更加不穩(wěn)定。變頻器周圍環(huán)境溫度范圍在-10℃～40℃之間，若環(huán)境溫度高于最高允許溫度40℃時(shí)，則每提升1℃，變頻器建議降額5%來(lái)使用。而空氣潮濕會(huì)造成電路漏電甚至發(fā)生短路放電現(xiàn)象，保證變頻器所在電氣室的濕度也十分重要。為保證變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行，電氣室內(nèi)的空調(diào)在非必須情況下盡量不要關(guān)閉，尤其是在潮濕的天氣里，因?yàn)楫?dāng)空氣潮濕度過(guò)高時(shí)送電會(huì)出現(xiàn)短路放電而造成可控硅擊穿等問(wèn)題，空調(diào)即可以確保電氣室內(nèi)的溫度又起到除濕的作用。（3）保證變頻器本體無(wú)振動(dòng)。而變頻器固定不牢固或者工作環(huán)境震動(dòng)較大，則會(huì)造成插板接口、端子接線或者母排螺栓的松動(dòng)。而6SE70系列變頻器的風(fēng)機(jī)運(yùn)行中會(huì)帶來(lái)柜內(nèi)的震動(dòng)，這就需要我們定期對(duì)變頻器螺栓進(jìn)行緊固。

2.2黑屏故障維修技巧

西門子6SE70系列變頻器發(fā)生黑屏故障，多由電源損壞、IGBT短路等原因造成，此時(shí)操縱面板PMU液晶顯示屏黑屏無(wú)顯示。當(dāng)發(fā)生黑屏故障后，應(yīng)當(dāng)先用外接24V電源試機(jī)，判斷是電源損壞還是IGBT故障，如果外接電源試機(jī)屏幕顯示正常，說(shuō)明電源處存在故障，利用萬(wàn)用表檢測(cè)電源UC3844、LM311輸出輸入是否正常，判斷故障線路位置，再檢測(cè)故障線路上各電容、電阻，尋找損壞的元器件，更換新元器件后再檢測(cè)UC3844、LM311輸入輸出是否正常，待正常后試機(jī)。如果用外接24V電源試機(jī)，屏幕依然黑屏，可初步判斷故障位于IGBT內(nèi)部，利用萬(wàn)用表檢測(cè)IGBT板場(chǎng)效應(yīng)管、集成塊引腳、繼電器等，檢測(cè)各元器件電壓電阻是否正常，尋找發(fā)生故障的元器件，更換新的元器件后再檢測(cè)電壓電阻是否正常，直正常后試機(jī)，直至故障消除為止。

2.3過(guò)流導(dǎo)致整機(jī)故障

西門子6SE70系列變頻器的逆變電路的各核心部分構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，但也精密，使用價(jià)值更高。在IGBT正常工作運(yùn)行時(shí)，需要在其工作區(qū)域柵極內(nèi)加放一個(gè)帶正電壓，以形成一個(gè)臨時(shí)的半導(dǎo)體區(qū)域，而新形成的半導(dǎo)體區(qū)域的厚度則由電場(chǎng)的強(qiáng)度所決定，兩者之間成正比例關(guān)系，但是在通電電壓越弱的情況下，IGBT的通態(tài)電阻值就越大。在不同觸發(fā)電壓的條件下，IGBT允許通過(guò)的電流也是不同的，如果實(shí)際通過(guò)IGBT的電流大于其額定電流，那么整個(gè)IGBT就會(huì)被損壞。在過(guò)流現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，外部電路可通過(guò)關(guān)斷IGBT以進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，但這樣的非正常保護(hù)會(huì)對(duì)IGBT的壽命產(chǎn)生很大的影響，IGBT過(guò)流保護(hù)次數(shù)是有限的，在整個(gè)設(shè)備使用期限中，能保護(hù)的次數(shù)約為1000次，如果超過(guò)了這個(gè)被保護(hù)次數(shù)，那么IGBT將會(huì)損壞。所以說(shuō)，不合理的操作可能會(huì)引發(fā)過(guò)流導(dǎo)致的整機(jī)故障，而故障發(fā)生時(shí)反饋不及時(shí)也會(huì)給后期的維修養(yǎng)護(hù)加大了難度。

2.4IGD故障診斷和維修

IGD是一個(gè)自動(dòng)識(shí)別故障的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在工況不達(dá)標(biāo)的時(shí)候會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的信息反饋，如果反饋丟失，那么會(huì)證明二極管或者穩(wěn)壓管的故障產(chǎn)生，這些部件的損壞也會(huì)導(dǎo)致反饋信息的錯(cuò)誤，自動(dòng)識(shí)別故障系統(tǒng)失靈，模糊故障的觸發(fā)點(diǎn)，從而造成相關(guān)診斷的失誤，延誤了最佳的維修時(shí)機(jī)。因此，對(duì)于自動(dòng)識(shí)別故障系統(tǒng)要定期進(jìn)行檢修和實(shí)驗(yàn)，以確保故障發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行有效的故障信息反饋。

2.5進(jìn)行定期檢修維護(hù)

對(duì)于6SE70系列等老一代變頻器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用維護(hù)，其實(shí)普遍存在設(shè)備使用年限較長(zhǎng)，設(shè)備運(yùn)行只要正常便置之不理的狀態(tài)，只知道設(shè)備發(fā)生故障后才進(jìn)行維護(hù)修理，因此造成了許多不必要的故障，可謂是因小失大。因此制定一個(gè)設(shè)備的定期檢修維護(hù)計(jì)劃勢(shì)在必行。（1）確保變頻器每年可以進(jìn)行一次徹底解體除塵緊固，解體包含所有可控硅及控制板的拆除清掃，控制板可使用專門的清洗劑進(jìn)行清洗;可控硅則用風(fēng)葫蘆和毛刷進(jìn)行清理即可;裝置的風(fēng)機(jī)也必須進(jìn)行拆除清理，出去表面積塵。在清掃結(jié)束回裝后對(duì)緊固牢固的螺栓進(jìn)行標(biāo)識(shí)方便日后點(diǎn)檢維護(hù)工作。（2）每季度對(duì)裝置進(jìn)行不解體除塵清掃、DP網(wǎng)線及端子緊固、變頻器保險(xiǎn)檢查、母排螺栓檢查緊固工作。檢測(cè)變頻器柜體、變頻器本體和裝置通訊電纜的接地性能是否良好也十分重要。（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要定期對(duì)線路進(jìn)行整理固定，盡量保證動(dòng)力線路徑與控制線路分離，保證線路規(guī)則有序。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著世界工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，變頻器在工業(yè)化時(shí)代也扮演者越來(lái)越重要的角色，變頻器逆變電路的維修也變成一個(gè)可開拓的市場(chǎng)，對(duì)于變頻器核心部分的故障診斷及解決措施和解決方案的制定，已成為自動(dòng)化工程師的專業(yè)技能。闡述西門子6SE70系列變頻器檢修的一般方法和故障發(fā)生原因及檢修措施，為西門子6SE70系列變頻器逆變電路故障處理提供理論依據(jù)，為指導(dǎo)實(shí)踐工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉燦文.西門子6SE70變頻器常用控制方式與維修實(shí)例[J].硅谷，2008（05）.

[2]席細(xì)勇，李威華.輥道西門子6SE70變頻器常見故障處理[J].設(shè)備管理與維修，2011（05）.

[3]安宏亮，常茂斌.淺談西門子6SE70系列變頻器結(jié)構(gòu)與故障分析[J].變頻器世界，2012（07）.