低壓交流變頻器常見故障分析及處理

李紅芳，張德飛

(中國十五冶金建設(shè)集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430075)

0 引 言

東營方圓銅業(yè)有限公司(以下稱甲方)二期維修保運(yùn)行項目是在十五冶(以下稱乙方)新建該公司年處理1 000 kt多金屬礦項目后，甲方委托乙方要求做好1 000 kt多金屬礦項目維修保運(yùn)行，保證該廠的開車率和提供設(shè)備的完好率。其中變頻器是該項目重點設(shè)備驅(qū)動裝置。這些設(shè)備的好壞直接關(guān)系到生產(chǎn)運(yùn)行正常與否，影響開車率。據(jù)統(tǒng)計，該項目共有變頻器156臺，是監(jiān)護(hù)和維修工作的重點。根據(jù)乙方維保工作中發(fā)現(xiàn)的變頻器實際故障情況，現(xiàn)針對各種故障檢修方法進(jìn)行總結(jié)。

1 變頻器常見故障及檢修方法

1.1 變頻控制柜安裝位置引起故障

1.1.1 故障現(xiàn)象及原因

變頻器是通過規(guī)律改變電源頻率，電流及電壓控制電氣設(shè)備，由于頻率，電流電壓的改變，變頻柜周圍的磁場發(fā)生變化，對周圍的電氣控制設(shè)備，特別是電流電壓檢測設(shè)備及控制回路產(chǎn)生電磁干擾，影響較大，如果變頻控制設(shè)備也安裝在旁邊會影響設(shè)備正常運(yùn)行并引發(fā)一系列的電氣設(shè)備故障，例如指示燈故障閃爍，設(shè)備誤動作，有時會引起電氣控制元器件燒毀。這些故障點往往在大型重要設(shè)備出現(xiàn)比例較大。

1.1.2 故障解決方法

(1)安裝變頻柜時合理選擇適當(dāng)位置，不能與控制柜并排，如果實際安裝空間受到限制時，一定要保證1 m以上的間距，使干擾源不能影響控制設(shè)備。

(2)到設(shè)備的電源電流要采取隔離，控制電纜和動力電纜不能共用同一電纜橋架，且電纜敷設(shè)完畢后一定要蓋上橋架蓋板隔離，使磁場不能形成回路，產(chǎn)生感應(yīng)電流。

(3)可靠保證所有電氣設(shè)備工作接地和保護(hù)接地。

(4)電纜采用專用變頻電力電纜，控制電纜采用屏蔽電纜，使影響源對電纜影響減少。

(5)如果還有一定電磁干擾，可以通過兩種方法處理：一是將控制燈及按鈕更換為防電磁干擾的指示燈及相關(guān)元器件；二是在這些元器件上并聯(lián)一些電容消除電磁干擾產(chǎn)生的多余電能。

1.2 外部設(shè)備故障引起的變頻器報警

與變頻器連接的設(shè)備，或者外部檢測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不好，或者故障可能引起變頻器報警及跳車。

1.2.1 外部因素引起故障跳車檢查

(1)供給電源質(zhì)量不合格裝置報警

電源供給質(zhì)量不合格，例如：電壓過低，缺相，頻率不規(guī)則，有諧波出現(xiàn)等。

(2)控制線路電壓等級不對，控制信號方式不對及通訊線路信號中斷。

1.2.2 故障處理方法

(1)電源質(zhì)量故障一般會在變頻器顯示板上有故障代碼，這類故障一般只能檢查線路是否出現(xiàn)故障，如果處理線路不能消除這些故障，只能改善電源質(zhì)量，增加無功補(bǔ)償或者隔離變壓器消除電源諧波。

(2)檢查變頻器電路，按照正確電壓等級取電壓電流信號，例如：電位器的電壓信號是5 V還是24 V，給到變頻器的是電壓信號還是電流信號；緊固所有控制電纜的接線端子和通訊控制線插接頭，避免接觸不良引起的信號失真。

(3)檢查控制系統(tǒng)的啟動方式，是遠(yuǎn)程控制還是就地控制，設(shè)置驅(qū)動模式要與實際工況一致。

1.3 變頻器內(nèi)部問題引起的故障

1.3.1 主板溫度高及處理方法

IGBT溫度高即主板溫度高，主要原因是環(huán)境溫度過高或者IGBT發(fā)熱量大，熱量不能及時發(fā)散，造成局部溫度高。變頻器的IGBT的運(yùn)行溫度一般在90 ℃以下。

處理方法主要有以下幾點：

(1)檢查環(huán)境溫度。變頻器運(yùn)行環(huán)境溫度應(yīng)控制在40 ℃以內(nèi)，如果長期高溫會增加變頻器的故障率，且會降低設(shè)備壽命。

(2)檢查并保證設(shè)備的通風(fēng)流量合適，風(fēng)扇運(yùn)行良好。

(3)電機(jī)設(shè)備功率是否大于變頻器的容量，如果超額定功率則要更改變頻器的容量，使其和設(shè)備容量相匹配。

(4)由于變頻器運(yùn)行年份長，內(nèi)部集灰嚴(yán)重，容易引起主板溫度高，此類情況要定期對變頻器內(nèi)部清理。

1.3.2 電機(jī)溫度高及處理方法

電機(jī)溫度過高，除了電機(jī)本身原因外，和變頻器有關(guān)的主要是電機(jī)過載，電機(jī)功率低或者冷卻裝置不行，散熱效果不好。還有一個方面原因是電機(jī)啟動數(shù)據(jù)不對，降壓啟動時間太長，啟動電流長時間過大，造成電機(jī)溫度過高。

處理方法：檢查電機(jī)通風(fēng)是否良好，如果通風(fēng)良好，則檢查變頻器內(nèi)部設(shè)置參數(shù)是否正確，特別是啟動時間長短是否符合規(guī)定。

1.3.3 變頻器啟動故障告警及處理方法

變頻器啟動時故障燈閃爍，瞬間又不跳車，需要檢查設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，看參數(shù)設(shè)置是否符合設(shè)備啟動條件及設(shè)備參數(shù)是否正確，故障復(fù)位后，如還有故障信號，則可能是變頻器本身質(zhì)量有問題，需要聯(lián)系變頻器設(shè)備生產(chǎn)廠家咨詢處理故障方法。

1.3.4 變頻器啟動或者運(yùn)行時跳車及處理方法

設(shè)備啟動時報警或者運(yùn)行時報警。出現(xiàn)這種故障，先檢查故障代碼，對照設(shè)備說明書，檢查故障代碼是什么，根據(jù)故障代碼處理相應(yīng)故障，這類情況大部分是電機(jī)運(yùn)行啟動電流過大或者電機(jī)運(yùn)行時電壓過低或者不穩(wěn)定。

1)電機(jī)運(yùn)行啟動電流過大

出現(xiàn)此種情況時，要檢查變頻器功率容量和電機(jī)參數(shù)是否正常，檢查變頻器啟動電流是否在3～5倍額定電流；電力電纜絕緣及電機(jī)絕緣是否良好。如果變頻器安裝環(huán)境溫度在40℃以上時變頻器必須降容使用。

2)電機(jī)運(yùn)行時電壓過低或者不穩(wěn)定

電機(jī)運(yùn)行時電壓過低或者不穩(wěn)定，主要有兩個方面的原因。

(1)設(shè)備功率過大或者輸送線路過長，導(dǎo)致設(shè)備啟動時電網(wǎng)電壓下降，設(shè)備運(yùn)行允許電壓達(dá)不到，設(shè)備故障跳車。

這類故障處理方法一般是檢查設(shè)備功率容量是否合適，如果合適，檢查設(shè)備運(yùn)行啟動時間是否過短，設(shè)備沒有達(dá)到轉(zhuǎn)速后全壓啟動，造成大功率設(shè)備啟動拉低電網(wǎng)電壓。

(2)中間電路直流電壓高，引起中間直流電壓過高，這種故障在大功率設(shè)備啟停時經(jīng)常會出現(xiàn)。例如：冶金爐體、大冶金行車、水泵等設(shè)備驅(qū)動經(jīng)常出現(xiàn)會出現(xiàn)此類故障，頻率較高。其原因有：

①過電壓保護(hù)控制器工作不正常；

②制動斬波器或者制動電阻動作不正?；蛘唠娮璨还ぷ?；

③減速時間設(shè)置不對。

主要處理方法如下：

①檢查過電壓保護(hù)器是否正常，主要看輸出電壓是否平穩(wěn)，如果不平穩(wěn)更換過電壓保護(hù)器；

②檢查設(shè)備制動電阻或者斬波器是否完好，或者制動器是否正常打開或者關(guān)閉，如果制動器工作不正常會引起這類故障發(fā)生；

③檢查制動減速時間，如果減速時間比機(jī)械制動時間短會引起中間電路直流電壓升高，如果減速時間比機(jī)械制動時間長會引起制動電阻或者變頻器制動單元發(fā)熱嚴(yán)重。

1.3.5 帶載試車時設(shè)備故障跳車及處理方法

設(shè)備載重量原因，如設(shè)備負(fù)荷過大，造成啟動電流過大或者啟動時間超時，對于爐體驅(qū)動系統(tǒng)帶爐體運(yùn)行時，因為爐體是不規(guī)則體，如果冷態(tài)狀況下，爐體容易出現(xiàn)偏心情況，啟動時會因偏心出現(xiàn)爐體過力矩或者過流情況發(fā)生，出現(xiàn)這類情況需要機(jī)械配重改變重心，或者更改變頻器參數(shù)使其轉(zhuǎn)到正常位置處理。這類故障在爐體停爐維修過程中經(jīng)常性出現(xiàn)。

1.3.6 缺相故障報警及處理方法

這類故障主要有電機(jī)各項參數(shù)不正常，電力線路存在絕緣或者斷開情況，還有就是電源質(zhì)量或者變頻器整流逆變電源模塊故障，輸出電壓不對。

此類故障處理方法為：檢查電機(jī)設(shè)備參數(shù)是否正常，電力電纜是否絕緣良好和通斷情況，以及檢查變頻器逆變模塊輸出電壓數(shù)值是否正確。

1.3.7 變頻器報接地故障處理方法

這類故障先檢查電機(jī)各項參數(shù)是否正常，主要用絕緣搖表檢查絕緣情況和用直流電阻測試儀測量電機(jī)直流電阻；用絕緣搖表測量電力線路絕緣情況；如果電機(jī)和電纜沒有問題，需要檢查變頻器內(nèi)部元器件并清理變頻器內(nèi)部集灰，保證內(nèi)部干凈干燥。

1.3.8 變頻器不同步故障及處理方法

不同步主要是兩臺變頻器驅(qū)動一臺機(jī)械設(shè)備情況，例如主廠房大型冶金行車，兩臺電機(jī)驅(qū)動主鉤運(yùn)行，如果行車電機(jī)運(yùn)行時間不同步或者轉(zhuǎn)速不同步，就會造成該故障出現(xiàn)。出現(xiàn)該故障時，先檢查電機(jī)及變頻器內(nèi)部參數(shù)是否設(shè)置正確，且兩臺變頻器設(shè)置要一致；檢查電機(jī)抱閘系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，如果抱閘不打開或者打開關(guān)閉不同時也會出現(xiàn)該故障；檢查電機(jī)運(yùn)行檢測參數(shù)是否一致，特別是編碼器數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)相差大，檢測編碼器是否工作正常。

2 結(jié) 語

以上論述的低壓變頻器故障是在設(shè)備運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的，出現(xiàn)新故障時我們能及時到達(dá)，但是處理時間比較長，一般要3～4 h，主要是故障原因判定需要時間較長，再次重復(fù)出現(xiàn)或者后期重復(fù)出現(xiàn)能在0.5 h內(nèi)處理完成?，F(xiàn)在通過故障處理的分析總結(jié)，希望對日后項目的電氣維修提供一定技術(shù)支持，通過借鑒總結(jié)故障處理方法，對日后的維修施工效率的提高有一定的幫助；通過技術(shù)總結(jié)對施工班組人員進(jìn)行培訓(xùn)，有利于提高維修人員的技術(shù)水平。