中頻爐常見電氣故障研究

摘要：中頻爐被廣泛應(yīng)用于金屬冶煉行業(yè)，但由于該設(shè)備電氣保護較多，控制系統(tǒng)十分復雜，導致故障頻率較高，嚴重影響了設(shè)備能力的發(fā)揮。本研究工作針對中頻爐常見電氣故障，如何進行排查消除故障進行了分析，對中頻爐設(shè)備故障維修有一定的啟發(fā)意義，減少了中頻爐故障發(fā)生的機率，降低了維修成本，提高了設(shè)備完好率。

關(guān)鍵詞：中頻爐;可控硅;電容器;電抗器;感應(yīng)線圈

1 可控硅故障

1.1 直流硅故障

檢查直流電壓是否達到500V左右，如果達不到500V則說明有只整流硅壞了，如果整流硅壞了，則逐一拆除六組整流硅控制輸出線，每拆下一組檢查直流電流是否發(fā)生變化，如果沒有發(fā)生變化則說明這組對應(yīng)的可控硅壞了，如果發(fā)生變化則說明這組對應(yīng)的可控硅是好的，重新裝上后，再拆另一組整流硅控制輸出線看電壓表是否有變化，重復以上方法依次檢查完六組可控硅即可排除故障。

1.2 逆變硅故障

中頻爐不能正常啟動，而且出現(xiàn)不均壓故障報警，這就說明逆變有可控硅壞了，這時應(yīng)使用萬用表量2KΩ擋測量逆變硅，數(shù)值為零，則說明逆變硅已經(jīng)被擊穿，如果測量結(jié)果為不通則說明逆變硅正常。造成可控硅損壞原因有以下幾點：（1）晶閘管的冷卻水路不通或水量小，晶閘管發(fā)熱使關(guān)斷時間增大而導致不能關(guān)斷，造成逆變顛覆現(xiàn)象，此時，應(yīng)該檢查水路并將其疏通;（2）脈沖變壓器發(fā)生老化現(xiàn)象，使逆變硅時常發(fā)生脈沖信號提前觸發(fā)的現(xiàn)象，造成逆變換流失敗，遇到此現(xiàn)象應(yīng)該定期及時更換脈沖變壓器;（3）水冷電纜斷股接觸不良，造成大電流突然斷開回路，使平波電抗器產(chǎn)生很高的自感電勢，從而產(chǎn)生逆變和整流晶閘管被擊穿的現(xiàn)象，處理此現(xiàn)象應(yīng)更換水冷電纜;（4）中頻爐在運行過程中阻容吸收回路電容器、恢復二極管、電阻器損壞或開路，可控硅在反向關(guān)斷時，承受反向電壓的瞬時電壓過高，或電容通過晶閘管放電電流過大，都會造成可控硅損壞，遇到此現(xiàn)象要檢查阻容吸收回路是否完好。

2 電容器故障

電熱電容器耐壓降低或者電容器底座因灰塵、水、油等雜質(zhì)都會造成電熱電容器發(fā)生放電現(xiàn)象。此時，應(yīng)當拆掉電容器上的銅板，并用1000V兆歐表檢測。如果絕緣良好表明電容器完好，如果絕緣較低，應(yīng)及時清理電熱電容器底座上的灰塵、水、油污等雜質(zhì)或者更換電容器。測量前和測量后，一定要將電容做放電處理。循環(huán)水管路不通暢，電容器不能有效散熱，超過一定的臨界溫度會導致絕緣發(fā)熱損壞，應(yīng)及時疏通水路或者更換電容器。

3 感應(yīng)線圈故障

中頻爐重新筑爐襯后若烘爐時間不夠，會在升功率燒結(jié)過程中發(fā)生感應(yīng)線圈匝間或?qū)Φ卮蚧穑瑖乐氐倪€會產(chǎn)生過流跳閘現(xiàn)象，為減少類似故障，爐體在筑爐后一定要嚴格遵守烘爐操作規(guī)程，確保烘爐時間。冷卻水管堵塞、供水壓力不足或水質(zhì)渾濁會影響感應(yīng)線圈冷卻效果，時間久了就導致感應(yīng)線圈溫度高絕緣老化，最終發(fā)生打火或匝間短路釀成事故，所以在生產(chǎn)過程中要加強點巡檢，各種保護要齊全，各項運行指標要受控。每次筑爐后烘爐前還要對漏爐報警系統(tǒng)進行調(diào)試，保證報警系統(tǒng)正常，否則會發(fā)生穿爐事故。

4 電抗器故障

中頻爐啟動后，電抗器聲音特別大、沉悶，電壓升起時很不穩(wěn)定，有顫抖。不時有過流或過壓故障，有時甚至燒壞逆變管或主斷路器跳閘，但斷開逆變電路整流部分是好的。這種故障多數(shù)是電抗器有問題：a.電抗器的電感量比正常的大，出現(xiàn)磁路飽和，起不到續(xù)流濾波作用，也不能隔開交流和直流端的電流，電抗器線圈匝數(shù)比正常的多。b.電抗器氣隙板比正常的要薄，電感量變大，此時要加厚氣隙板。c.電抗器的線圈匝間有滲水、匝間絕緣降低出現(xiàn)打火放電現(xiàn)象。

5 設(shè)備不能正常啟動故障

出現(xiàn)設(shè)備不能正常啟動，可能是逆變可控硅擊穿、水冷電纜開路、感應(yīng)器匝間短路、補償電容擊穿、觸發(fā)回路不正常等原因，對于該種故障，只有修復損壞部位才能恢復。負載阻抗不匹配，重載不好啟動，可通過增大電抗器間隙、減小換流電感值、諧振回路套接磁環(huán)、電抗器逆變側(cè)并接沖磁電阻、電抗器兩端并接旁路電阻、改變恒流啟動值、增大中心頻率VCO電壓值等辦法來解決，但最好的辦法是減少補償電容或增加感應(yīng)器匝數(shù)來調(diào)整負載阻抗。由于換流電感和逆變輸出至補償電容引線電感的存在，重載時，負載阻抗逆變換流時間增大，原先調(diào)好的小角度會變小，此時可能出現(xiàn)升功率至一半時逆變顛覆，所以，空載調(diào)小角度時，應(yīng)偏大一點為好。

6 設(shè)備正常運行時易出現(xiàn)的故障

6.1過流保護動作，晶閘管和快速熔斷器燒毀

過流保護是為了向電網(wǎng)釋放平波電抗器的能量，整流橋由整流狀態(tài)轉(zhuǎn)到逆變狀態(tài)，這時如果α>120度，就有可能造成有源逆變顛覆，燒毀多只晶閘管和快速熔斷器，開關(guān)跳閘，并伴隨有巨大的電流短路爆炸聲，對變壓器產(chǎn)生較大的電流和電磁力沖擊，嚴重時會損壞變壓器。出現(xiàn)類似故障要檢查電腦板，更換電腦板中損壞元件，條件許可的話直接更換電腦板。

6.2直流電壓波動，設(shè)備伴隨有吱吱的聲音

這種故障較難排除，多發(fā)生于設(shè)備的某部件內(nèi)部高壓打火、連接銅排接頭螺絲松動造成打火、斷路器主接頭氧化導致打火、補償電容接線樁螺絲松動引起打火、補償電容內(nèi)部放電阻容吸收電打火、爐體感應(yīng)線圈對爐殼或爐底板打火、爐體感應(yīng)線圈匝間打火或起弧、固定爐體感應(yīng)線圈的絕緣柱因高溫炭化放電打火等。發(fā)現(xiàn)類似故障只能按照以上分析進行排查即可處理。

6.3設(shè)備工作正常，但功率上不去

設(shè)備正常運行，功率調(diào)不上去，主要是以下幾方面的原因：（1）功率給定電位器損壞或斷線，這樣只需更換電位器或重新焊接線頭即可恢復正常。（2）過電流保護動作。a.由于一次過電流保護或二次過電流保護設(shè)定值低，造成的多電流保護電路動作的現(xiàn)象，此時，應(yīng)該放大電流保護設(shè)定值。②由于電路干擾造成的過電流保護電路動作的現(xiàn)象，應(yīng)該在電路中加入平波電抗器來消弱電路的干擾。（3）負載輕導致直流電壓和中頻電壓達到額定值，但中頻電流卻很小，并且中頻功率達不到額定值，發(fā)生此現(xiàn)象時，應(yīng)當增加電容容量，從而提高中頻功率。（4）由于感應(yīng)線圈匝間短路或者感應(yīng)線圈對地短路，從而造成過壓保護電路或過流保護電路動作的現(xiàn)象發(fā)生。此時，應(yīng)當檢查感應(yīng)線圈以確保線圈匝間清潔，并清理感應(yīng)線圈周圍弧光粉及灰塵。（5）逆變晶閘管出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象。此時應(yīng)該拆掉晶閘管，并用萬用表量其陰陽極電阻或者在啟動中頻后用示波器測量兩晶閘管兩端電壓波形，并觀察波形是否是處于一條直線。若是一條直線則證明此晶閘管已經(jīng)被擊穿，應(yīng)該及時更換逆變晶閘管。（6）逆變晶閘管發(fā)生關(guān)不斷的現(xiàn)象。應(yīng)該在啟動中頻后用示波器測量此晶閘管兩端，觀察其電阻是否為零，由此可確定此晶閘管運行時是否關(guān)不斷，如果關(guān)不斷，應(yīng)及時更換逆變晶閘管。（7）發(fā)生逆變晶閘管沒觸發(fā)導通的現(xiàn)象時，應(yīng)該使用示波器測量此晶閘管的兩端的電壓波形，若波形為正弦波則證明此晶閘管沒有導通，應(yīng)檢查脈沖變壓器波形是否正常。

7 結(jié)語

造成設(shè)備故障的原因較多，逐一排查起來不容易。不同的故障原因也會造成相似的故障現(xiàn)象。如果不能深入了解中頻爐的基本原理，就不能透過現(xiàn)象看到產(chǎn)生故障的本質(zhì)原因。本文通過對中頻爐常見故障及排除辦法進行了分析，為中頻爐常見故障排除指定了方向。

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作者簡介：何宏（1974-12-26），男，漢族，云南省楚雄州祿豐縣人，本科學歷，高級工程師，研究方向：中頻爐常見電氣故障研究。