高壓變頻器常見故障分析及處理

延長石油油田氣化工科技公司 賀 璐

隨著我國科學技術水平的不斷提高，高壓變頻等大功率變頻調速設備在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應用，其不僅能有效提高設備運行效率，還可降低設備運行成本，減少能源損耗，為企業(yè)創(chuàng)造更大的社會經(jīng)濟效益。一旦高壓變頻設備發(fā)生故障，將造成嚴重的經(jīng)濟損失，并對生產(chǎn)作業(yè)人員的安全構成較大的威脅。因此要充分認識高壓變頻設備維護檢修工作的重要性，全面分析高壓變頻器的常見故障類型及原因，加強對故障維修經(jīng)驗的總結，增強故障排查能力，以更加高效準確地確定故障位置、判斷故障類型，合理應用故障排除技術，從而有效控制故障范圍，降低故障損失，減少故障發(fā)生的幾率，為安全生產(chǎn)提供更加可靠的保證。

1 高壓變頻器常見故障分析

1.1 高壓變頻設備概述

變頻調速設備的基本工作原理是通過半導體元件所產(chǎn)生的通斷作用對固定頻率及電壓的交流電進行轉換，以實現(xiàn)對交流電源頻率以及電壓的調節(jié)。高壓變頻器一般包括控制柜、配置有移向變壓器的變壓器柜及功率單元柜等組成部分。由于高頻變壓設備不僅可靠性較高，且能通過預設功能參數(shù)等方式高質量的輸出或輸入功率，因此能有效適應多種運行工況要求，且其節(jié)能效果十分突出，因此得到了廣泛的應用。

1.2 高壓變頻器常見故障類型

根據(jù)故障程度的不同可將高壓變頻器故障分為輕故障及重故障兩類，其中輕故障指對高壓變頻器運行不產(chǎn)生明顯影響的故障，特征是在故障發(fā)生時并不會導致設備出現(xiàn)停機現(xiàn)象，或在停機時能正常啟動報警裝置，同時在記錄中不會存儲相關的故障信息[1]，常見的輕故障表現(xiàn)為柜門故障燈頻閃；而重故障則對變頻器運行產(chǎn)生明顯影響，特點是高壓變頻設備與高壓開關連掉，須在消除故障后才能將設備重新啟動，同時在記錄中存儲有詳細的故障數(shù)據(jù)。重故障主要表現(xiàn)為柜門故障燈處于常亮狀態(tài)，且監(jiān)視器顯示屏上顯示有提示信息。

1.3 高壓變頻器常見故障處理措施

1.3.1 高壓變頻器輸出故障處理對策

高壓變頻器輸出故障是常見故障類型之一，主要包括電源故障、負載故障及其他故障等。造成該故障的主因是在切換點位及電機啟動時變頻器出現(xiàn)過流限流、單元模塊驅動以及高壓失電等問題。為防止發(fā)生電源輸出故障，應在完成大型電機啟動后在對其他設備進行啟動操作，同時應盡量避免頻繁切換電源。

高壓變頻發(fā)生負載故障的主因是出現(xiàn)電流波動、啟動力矩不足以及負載波動或其他電流異?，F(xiàn)象。為防止電流波動引發(fā)負載輸出故障，應選擇自動調節(jié)方式對運行工況參數(shù)進行監(jiān)測調整，以及時對參數(shù)設置加以優(yōu)化[2]。同時在啟動高壓變頻器前應首先采取手動方式操縱盤車，確認轉矩提高且啟動轉矩增加后再啟動設備，以防止發(fā)生輸出故障。此外，在選擇高壓變頻設備時應根據(jù)實際情況選擇容量相對較大的變頻設備，同時應對其變頻設備的霍爾元件及主控板等元件的各項指標參數(shù)進行檢測，以避免電流異?；蜇撦d波動影響變頻設備運行的穩(wěn)定性。

當高壓變頻設備的出現(xiàn)諧振、檢測版短路、主回路接線松動、預設參數(shù)不合理以及模擬信號穩(wěn)定性下降等問題時，也會引發(fā)輸出故障。因此在設備上電前應對所有線路、螺釘?shù)木o固性進行全面的檢查，重點檢測檢測板電壓，同時應合理設置啟動頻率、轉矩、以及加速時間等各項參數(shù)，以防止高壓變頻設備發(fā)生輸出故障。此外還應及時拆除存在諧振現(xiàn)象的浪涌吸收裝置或矯正電容設備，并對干擾較強的接口板進行更換，以避免發(fā)生諧振及模擬信號不穩(wěn)定的情況，減少此類故障的發(fā)生。

1.3.2 高壓變頻器輸入故障處理對策

高壓變頻設備常見的輸出故障主要有電壓異常及電流異常兩大類。該類型的故障對高壓變頻設備的正常運行一般并無明顯影響，可不立即停機進行故障排查。在對該類型故障進行處理時應重點檢測其輸入功率和電壓、輸出功率及電流。特別是要對高壓變頻設備的預設電流及電壓參數(shù)的合理性進行檢測分析，并要確認輸入電流變比以及電壓系數(shù)是否存在異常。此外還應對輸入電纜相序逐一進行檢驗核對，以提高故障排查的準確性。

1.3.3 高壓變頻器通訊故障處理對策

通訊故障也是高壓變頻設備的常見故障類型之一，造成高壓變頻設備發(fā)生通訊故障的原因主要包括信號干擾及線路故障等。當高壓變頻設備發(fā)生控制器無法通訊故障時，檢修人員應及時對控制器進行查看，以確認監(jiān)視器和主控板相連的通信線路連接是否緊固，如存在松動現(xiàn)象時應及時進行緊固處理。同時應對控制板電源電壓進行檢測，如見壓制存在明顯異常時應及時更換主控板。此外還應檢查是否有干擾源存在，并采取相應的消除處理措施。

當高壓變頻設備發(fā)生接口板無法通訊故障時，應首先對通訊線路進行檢查，以確認其是否存在松動現(xiàn)象，如存在松動問題應及時進行緊固處理。然后應檢測接口板電壓，如電壓值明顯超出允許范圍時應對接口板以及監(jiān)視器進行更換處理。還應全面檢查通訊設備及線路周圍是否存在干擾源，如在檢查中發(fā)現(xiàn)有干擾源時應結合實際情況采取拆除或其他消除干擾措施。

1.3.4 高壓變頻器單元故障處理對策

在高壓變頻設備常見故障中單元故障也是主要類型之一，包括驅動故障、單元過熱或過壓、光纖故障以及熔斷器故障等形式。當高壓變頻設備發(fā)生單元驅動故障時，應首先對高壓變頻設備在運行狀態(tài)下的電流值進行檢測，如發(fā)生電流值存在明顯波動且發(fā)生驅動故障警報時，應采取更換單元的故障處理措施。如在高壓變頻設備運行過程中出現(xiàn)一個或一個以上單元發(fā)出不定位或不定時的驅動故障警報時，通常是由于運行工況較差，在單元功率電路板上有大量粉塵等雜物堆積而造成的，因此在排除故障時應對電路板表面進行徹底的清理。

當高壓變頻設備發(fā)生單元過熱故障時，應對相關的風道、風機、空調濾網(wǎng)及單元柜等通風系統(tǒng)設備進行檢查，以準確確定故障點位置并采取相應的處理措施。當高壓變頻設備發(fā)生單元過壓故障時，應對控制板電壓、單元內(nèi)部以及主控板進行檢測，如發(fā)現(xiàn)異常時應及時對主控板及單元進行更換處理。

當高壓變頻設備發(fā)生光纖故障時，原因也可能是由于工況環(huán)境較差，因此應對單元柜進行徹底清理，避免有積灰存在。同時應對設置與控制器光纖板以及功率單元上的光纖頭進行檢查，確認其是否存在異常，如發(fā)現(xiàn)未插好或插對時應及時加以調整。還可根據(jù)功率單元的調換方式進行故障判斷，當其存在異常時大多故障點通常位于光纖板上，從而提高故障排查的效率和準確性；當高壓變頻設備發(fā)生熔斷器故障時，檢修人員應對三相進線線路以及熔斷器進行全面的檢查，如發(fā)現(xiàn)異常時應及時采取更換單元等處理措施。

2 高壓變頻器常見故障分析及處理實踐分析

某企業(yè)高壓變頻器故障情況。自2019年6月2日至2021年2月7日甲醛裝置開始調試以來，（一線加壓風機2110，循環(huán)風機2108-1/2；二線加壓風機2210，循環(huán)風機2208-1/2）一共觸發(fā)102次急停（包括運行時正常停機）。設備運行其中共發(fā)生故障兩次，其中第一次故障發(fā)生于2020年9年12時17點24分，2210加壓風機C3上行通訊故障；第二次故障發(fā)生于2020年11年14時10點54分，2208-1循環(huán)風機變頻器U4功率模塊上行通訊故障。

故障原因分析。故障發(fā)生時，SIS 聯(lián)鎖急停將斷開高壓變頻柜的上級高壓電源。在故障發(fā)生后，通過與發(fā)生故障設備的臥龍以及英威騰廠家聯(lián)系獲得其技術人員的建議，不應將變頻器上級高壓電源直接斷開，否則電動機的感生電動勢會對功率模塊進行反向送電。在多次發(fā)生反向送電現(xiàn)象后，就有可能造成模塊燒損故障。在故障排查中對我廠其他區(qū)域的高壓變頻器進行了橫向對比，均未發(fā)現(xiàn)有此類現(xiàn)象發(fā)生。

故障處理對策。綜合各方意見建議后，初步判斷由于頻繁啟動SIS 急停、高壓變頻器上級電源被直接切斷是造成故障損壞的原因。為防止再次對高壓變頻功率模塊造成損壞，企業(yè)應盡快要求編制相關啟停操作規(guī)程，在啟停機操作時應嚴格遵守相關操作規(guī)程，以確保其實現(xiàn)軟著陸，嚴禁頻繁觸發(fā)急停，減少對高壓變頻器的損傷，從而達到降低故障發(fā)生幾率目的。

綜上，通過應用高壓變頻設備能有效提高相關機組運行的效率和安全性，降低能耗，提高設備運行的經(jīng)濟性。因此要做好高壓變頻設備的日常維護檢修工作，不斷總結實踐經(jīng)驗，充分了解高壓變頻器的各種常見故障，同時應積極組織維修人員進行技術培訓，提高其技術水平和故障排查能力，為高壓變頻設備的穩(wěn)定運行提供更加可靠的保證。同時，在設備的使用操作過程也應嚴格遵守操作規(guī)程，從而防止故障的發(fā)生，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟社會效益。