空冷變頻器運行過程中的故障分析

徐立軍

【摘要】：寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司空冷系統(tǒng)變頻控制采用的是ABB公司生產(chǎn)的ACS510系列變頻器，本文針對該變頻器在運行過程中常見的故障進行分析，并介紹了我們的一些處理方法，供大家參考。

【關(guān)鍵詞】：變頻器 ? 故障 ?分析 ?處理

0.引言

近幾年來，隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，大容量、高參數(shù)發(fā)電機組迅速增加，由于600MW火力發(fā)電機組具有容量大、參數(shù)高、能耗低、可靠性高、環(huán)境污染小等特點，在我國已把600MW機組的開發(fā)研究和推廣應(yīng)用作為一項重要內(nèi)容。自1985年以來，全國已有100多臺600MW機組陸續(xù)的投入電網(wǎng)運行，它們即將成為我國電力系統(tǒng)的主力機組。寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司汽輪機采用東方汽輪機廠生產(chǎn)的亞臨界、中間再熱、單軸、兩缸兩排汽、直接空冷凝汽式NZK600-16.7/538/538型汽輪機。做完功的蒸汽由低壓缸進入排汽裝置后經(jīng)排汽管道進入空冷凝汽器蒸汽分配聯(lián)箱，隨著蒸汽分配進入各空冷凝汽器，排汽凝結(jié)成水后流回到排汽裝置水箱。每臺機組空冷平臺上共安裝有64組空冷凝汽器，分為8行8列，每組空冷凝汽器下部設(shè)置1臺軸流變頻調(diào)速冷卻風(fēng)機，使空氣流過散熱器管束外表面將排汽凝結(jié)成水。變頻器采用ABB公司生產(chǎn)的ACS510系列變頻器，變頻調(diào)速具有超速110%的能力。

1.變頻器的內(nèi)部回路故障分析

根據(jù)變頻器內(nèi)部發(fā)生故障或損壞的特征，一般可分為兩類;一種是在運行中頻繁出現(xiàn)的自動停機現(xiàn)象，并伴隨著一定的故障顯示代碼，其處理措施可根據(jù)隨機說明書上提供的指導(dǎo)方法，進行處理和解決。這類故障一般是由于變頻器運行參數(shù)設(shè)定不合適，或外部工況、條件不滿足變頻器使用要求所產(chǎn)生的一種保護動作現(xiàn)象;另一類是由于使用環(huán)境惡劣，高溫、導(dǎo)電粉塵引起的短路、潮濕引起的絕緣降低或擊穿等突發(fā)故障。這類故障發(fā)生后，一般會使變頻器無任何顯示，其處理方法是先對變頻器解體檢查，重點查找損壞件，根據(jù)故障發(fā)生區(qū)，進行清理、測量、更換，然后全面測試，再恢復(fù)系統(tǒng)，空載試運行。這兩類故障總稱為變頻器內(nèi)部故障，下面針對運行過程中易發(fā)生的各類故障分別進行介紹：

1.1變頻器充電啟動電路故障

ACS510系列變頻器一般為電壓型變頻器，采用交—直—交工作方式。當(dāng)變頻器剛上電時，由于直流側(cè)的平波電容容量非常大，充電電流很大，通常采用一個啟動電阻來限制充電電流。充電完成后，控制電路通過繼電器的觸點或晶閘管將電阻短路。啟動電路故障一般表現(xiàn)為啟動電阻燒壞。ACS510系列變頻器的啟動電阻一般多為10—50Ω，功率為10—50W;導(dǎo)致變頻器充電電阻損壞的原因一般是：如果主回路接觸器吸合不好時，造成通流時間過長而燒壞;或充電電流太大而燒壞電阻;或由于重載啟動時，主回路通電和RUN信號同時接通，使充電電阻既要通過充電電流，同時又要通過負(fù)載逆變電流，故易被燒壞。其損壞的特征，一般表現(xiàn)為燒毀、外殼變黑、炸裂等損壞痕跡。也可根據(jù)萬用表測量其電阻來判斷。

1.2 整流回路及逆變回路故障的分析判斷

ACS510系列變頻器整流回路一般為三相全波整流，承擔(dān)著變頻器所有輸出電能的整流，易過熱，也易擊穿，其損壞后一般會出現(xiàn)變頻器不能送電、保險熔斷等現(xiàn)象，三相輸入或輸出端呈低阻值或短路。逆變回路損壞的原因很多：如輸出負(fù)載發(fā)生短路;負(fù)載過大，大電流持續(xù)運行;負(fù)載波動很大，導(dǎo)致浪涌電流過大;冷卻風(fēng)扇效果差;致使模塊溫度過高，導(dǎo)致模塊燒壞、性能變差、參數(shù)變化等問題，引起逆變器輸出異常。對整流回路的檢查方法為用萬用表的蜂鳴檔，紅表筆接UDC+，黑表筆分別接U1，V1，W1，正常時電阻值為無窮大，交換表筆后電阻值為550Ω左右，且三個阻值接近，阻值偏差小于10Ω。對逆流回路的檢查方法為用萬用表的蜂鳴檔，紅表筆接VDC+，黑表筆分別接U2，V2，W2，正常時電阻值為無窮大，交換表筆后電阻值為430Ω左右，且三個阻值接近，阻值偏差小于10Ω。

1.3 由于干擾信號造成變頻器故障

變頻器的干擾問題一般分為變頻器自身干擾;外界設(shè)備產(chǎn)生的電磁波對變頻器干擾;變頻器對其它弱電設(shè)備干擾3類情況。變頻器的干擾問題主要體現(xiàn)在電機的運行情況上，例如電機在運行過程中突然停機，電機運行時快時慢，運行速度不穩(wěn)定.電機停不下來，按鈕不起任何作用等等，這些都是變頻器受到干擾情況的體現(xiàn)。處理方法是要保證良好的接地，接地端子的一般要求為以“第三種方式”接地（單獨接地）， 接地線愈短愈好， 而且必須接地良好; 控制回路線使用屏蔽線，而且屏蔽線遠端屏蔽層懸空，近端接地; 根據(jù)產(chǎn)品要求， 合理布線， 強電和弱電分離， 保持一定距離， 避免變頻器動力線與信號線平行布線， 應(yīng)分散布線等等，空冷變頻器由于接地線處理的較好，變頻器暫時沒有較大的干擾而影響設(shè)備正常運行。

1.4 ?變頻器顯示過流報警

ACS510系列變頻器出現(xiàn)OVERCURRENT過流報警顯示時，首先檢查加速時間參數(shù)是否太短，力矩提升參數(shù)是否太大，然后檢查負(fù)載是否太重。如果沒有這些現(xiàn)象，可以斷開輸出側(cè)的電流互感器和直流側(cè)的霍爾電流檢測點，復(fù)位后運行，看是否出現(xiàn)過流現(xiàn)象。如果是，很可能是IPM模塊出現(xiàn)故障，因為IPM模塊內(nèi)含有過壓過流，欠壓，過載、過熱，缺相、短路等保護功能，而這些故障信號都是經(jīng)模塊控制引腳的輸出Fn引腳傳送到控制器的。微控制器接收到故障信息后，一方面封鎖脈沖輸出，另一方面將故障信息顯示在面板上。應(yīng)更換IPM模塊。

1.5電機發(fā)熱，變頻器顯示過載報警

如果ACS510系列變頻器出現(xiàn)MOT OVERTEMP電機過熱報警，對于已經(jīng)投入運行的變頻器，必須檢查負(fù)載狀況，對于新安裝的變頻器出現(xiàn)這種故障，很可能是V/F曲線設(shè)置不當(dāng)或電機參數(shù)設(shè)置有問題，此時必須正確設(shè)置好各種參數(shù)，另外，電機在低頻的工作時散熱性能變差，也會出現(xiàn)這種情況，這時就需加裝散熱裝置。電機發(fā)熱，主要是基于變頻器估算值或溫度反饋值。這種報警信息表明電機過載故障，跳閘即將發(fā)生，應(yīng)該對電機的過載情況以及溫度傳感器進行檢查。

1.6控制盤上顯示DEV ?OVEHTEMP（過熱） 故障的診斷

ACS510系列變頻器出現(xiàn)DEV ?OVEHTEMP故障顯示時，表示變頻器過熱，可能的原因主要有：風(fēng)扇故障、空氣流通受阻、散熱器積塵、環(huán)境溫度過高、散熱風(fēng)扇損壞不轉(zhuǎn)、電機負(fù)載過大以及溫度檢測電路異常?，F(xiàn)場處理時先判斷變頻器是否確實存在溫度過高情況，如果溫度過高可先按以上原因排除故障;若變頻器溫度正常情況下出現(xiàn)DEV ?OVEHTEMP報警，則故障原因為溫度檢測電路故障。ABB 22kW以下機型采用的七單元逆變模塊，內(nèi)部集成有溫度元件，如果模塊內(nèi)此部分電路故障也會出現(xiàn)DEV ?OVEHTEMP報警，另一方面當(dāng)溫度檢測運算電路異常時也會出現(xiàn)同樣故障現(xiàn)象。

2變頻器的電氣控制回路常見故障的分析

2.1變頻器不能啟動的原因分析

變頻器電氣控制回路一般設(shè)計為就地和遠方兩種控制方式，大唐國際寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司的空冷變頻器電氣控制只有遠方控制一種方式。因此電氣控制回路比較簡單。其控制過程為220VAC通過保險RU1后將遠方停止信號（常閉接點）和遠方啟動信號（常開接點）串起來去驅(qū)動啟動繼電器KA1，從啟動繼電器KA1上取一對常開接點送入變頻器輸入輸出控制板上從而啟動變頻器。因此在檢查時首先測量220VAC電源是否正常，保險是否正常，遠方啟動信號是否已正確送來，如果這些信號都正常，此時KA1繼電器應(yīng)吸合，繼電器KA1吸合后檢查該繼電器送入變頻器的一對常開接點是否閉合，變頻器輸入輸出控制板輸入端口上+24VDC電源是否正常，如果這些都正常，變頻器應(yīng)能順利啟動。我們在實際檢修中遇到過輸入輸出控制板故障，不能提供+24VDC電源，處理的方法是更換同型號的控制板后啟動正常。另外還碰到過啟動繼電器KA1吸合，但是送入變頻器的一對常開接點不能閉合，導(dǎo)致變頻器沒有啟動信號，處理的方法是更換繼電器后正常。

2.2變頻器信號回路的常見故障分析

變頻器信號包括開關(guān)量信號和模擬量信號兩種，是變頻器與上位機之間協(xié)調(diào)一致的重要保證。如果信號回路故障，將導(dǎo)致信號的丟失或信號誤傳，必將影響變頻器的正常運行。開關(guān)量信號包括變頻器運行狀態(tài)，變頻器停止?fàn)顟B(tài)，變頻器故障三種，這三種信號是由變頻器的輸出繼電器輸出接點去驅(qū)動相應(yīng)的外部繼電器，由外部繼電器的常開接點實現(xiàn)就地與遠方信號的傳遞。檢查時只要針對故障檢查變頻器的輸出和相應(yīng)的外部繼電器即可判斷故障的原因所在。模擬量信號包括模擬量給定信號，轉(zhuǎn)速輸出信號，電流輸出信號，因為這些信號全部為4～20mA的電流信號，因此檢查時將萬用表串入所查的回路中很快就會發(fā)現(xiàn)哪一個信號有問題。例如有一次運行人員聯(lián)系從上位機增加給定值，電流也隨之增加，但是轉(zhuǎn)速偏差較大，就地檢查給定信號與電流反饋信號的電流值正常，轉(zhuǎn)速反饋的電流值確實偏低，檢查接線正常，重新上裝變頻器控制面板參數(shù)后正常。

2.3由于齒輪箱潤滑油壓低造成風(fēng)機跳閘的原因分析

風(fēng)機在運行過程中齒輪箱內(nèi)的潤滑油必須滿足一定的壓力，以保證齒輪充分潤滑，這樣才不致于使齒輪損傷，才能使齒輪長期安全穩(wěn)定運行。在運行過程中經(jīng)常發(fā)生潤滑油壓低導(dǎo)致風(fēng)機跳閘，因為潤滑油壓低信號不送入電氣控制回路中，而是由就地的油壓開關(guān)直接送入DCS系統(tǒng)中，直接在組態(tài)邏輯中做為跳閘風(fēng)機的條件之一。因此檢查時就沒必要檢查電氣控制回路。直接從就地入手，首先聯(lián)系機務(wù)班查看油箱內(nèi)的油位是否正常，濾網(wǎng)是否有堵塞。如果這些正常后將風(fēng)機啟動，查看就地壓力表是否能夠建立油壓，壓力開關(guān)是否動作，因為油壓表和油壓開關(guān)在同一個取壓管道上，如果壓力表有油壓，而壓力開關(guān)不能動作，則很可能是壓力開關(guān)出現(xiàn)了問題，此時應(yīng)重新校驗壓力開關(guān)。如果壓力表和壓力開關(guān)都不能動作，則很可能是油壓不能建立，油箱內(nèi)的齒輪泵出現(xiàn)了問題，此時應(yīng)聯(lián)系機務(wù)班檢查齒輪油泵，一般都可以消除故障。

3.結(jié)束語

以上就是我們在工作過程中空冷變頻器控制回路中常見的故障，當(dāng)然在實際過程中變頻器內(nèi)部故障出現(xiàn)的次數(shù)很少，大部分都是電氣控制回路出現(xiàn)的故障。也是我們在大量的故障消除過程中總結(jié)出來的處理方法。而且隨著變頻器應(yīng)用范圍的不斷擴大，會有更多的地方要使用變頻器，也會有更多的維護人員要去維護變頻器。今天針對寧夏大壩發(fā)電公司空冷系統(tǒng)采用的ACS510系列變頻器在運行過程中常見故障進行了分析，目的是使其它的維護人員在處理此類缺陷時能夠較快的找到問題的所在，能夠及時的消除缺陷，保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

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[2]劉光源.袖珍電工手冊. 北京：中國電力出版社，2009