300F型變頻器常見故障分析與維修

徐紅強(qiáng)

（四川紅華實(shí)業(yè)有限公司，四川樂山 614200）

0 引言

伴隨工業(yè)自動化水平的不斷提高和電力電子元器件不斷更新?lián)Q代，同時(shí)各類集成電路和微機(jī)技術(shù)的深入應(yīng)用，變頻器技術(shù)已日趨完善和成熟[1]。變頻器以調(diào)速范圍大、響應(yīng)快、精度高、保護(hù)功能完善和操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，已在冶金、石化、電力、核電等重要行業(yè)得到廣泛應(yīng)用[2-3]。

受變頻器安裝質(zhì)量、所處工作環(huán)境以及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)等因素的影響，變頻器在使用過程中會出現(xiàn)一些故障，如運(yùn)行不穩(wěn)定、過電壓、過電流、過熱及異常報(bào)警等；同時(shí)變頻器使用6年后，電器也會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，導(dǎo)致如電子元器件燒壞、失效、保護(hù)功能頻繁動作等，嚴(yán)重影響其正常運(yùn)行。

某廠房內(nèi)設(shè)置有100 多臺300F 變頻器，在設(shè)備長期運(yùn)行中，出現(xiàn)過許多不同類型故障，本文主要討論300F型變頻器的3 類常見故障和解決方案。

1 300F型變頻器運(yùn)行模式與組成

300F型變頻器采用的是交—直—交的變頻模式，如圖1 所示。

圖1 交—直—交變頻運(yùn)行原理

300F型變頻器由功率柜和負(fù)荷柜組成。功率柜主要由監(jiān)控單元和功率單元組成，監(jiān)控單元是完成變頻電源啟動、停機(jī)、故障檢測、模擬量采集處理和顯示、及給定等功能。負(fù)荷柜由工作回路、備用回路、檢修回路、沖擊車回路和補(bǔ)償回路組成，如圖2所示。

圖2 300F型變頻器組成框圖

2 300F型變頻器故障分析與維修

2.1 變頻器連接部位發(fā)熱故障

變頻器在投入使用前兩年頻繁出現(xiàn)連接部位發(fā)熱現(xiàn)象，經(jīng)過多次檢排查，發(fā)現(xiàn)頻發(fā)故障的原因主要有兩方面：一是變頻器運(yùn)輸過程中，內(nèi)部部分連接螺絲松動，到廠后對變頻器內(nèi)部沒有進(jìn)行全面檢查，造成局部接觸電阻增大；二是設(shè)備安裝期間，由于工程量大、工期緊張，安裝人員交叉作業(yè)較多，而且該變頻器為大功率設(shè)備，各種進(jìn)出線母排、通信連接線、控制連接線多達(dá)幾百根，安裝完成后全面檢查未到位，造成電氣連接線固定不牢。

分析故障原因后，針對變頻器連接部位發(fā)熱故障提出了分臺分批次專項(xiàng)小修計(jì)劃，對所有連接部位進(jìn)行緊固。緊固后，在變頻器運(yùn)行中利用紅外測溫儀對所有變頻器連接部位進(jìn)行測溫，記錄溫度參數(shù)，如出現(xiàn)溫度異常的變頻器，在不影響生產(chǎn)的情況下再次對連接部位進(jìn)行排查。目前300F型變頻器已經(jīng)投用6 年，連接部位發(fā)熱故障得到有效控制。

2.2 變頻器液晶屏顯示狀態(tài)不正確故障

300F型變頻器就地設(shè)置有觸摸功能的液晶屏，該液晶屏用于各刀閘、斷路器狀態(tài)顯示，運(yùn)行參數(shù)的顯示與設(shè)置，保護(hù)參數(shù)的設(shè)置。工作人員可以現(xiàn)場在液晶屏上看到變頻器的運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)。在實(shí)際運(yùn)行過程中多次發(fā)生刀閘、斷路器狀態(tài)顯示不正確的情況，如工作人員斷開刀閘時(shí)，液晶屏顯示刀閘合閘，導(dǎo)致使工作人員無法確定刀閘準(zhǔn)確狀態(tài)，無法繼續(xù)操作。

聯(lián)合廠家共同分析后，發(fā)現(xiàn)造成變頻器液晶屏顯示刀閘、斷路器狀態(tài)不正確故障的原因，主要是傳輸信號的微動開關(guān)開合不到位造成。主要由于變頻器功率大，采用的刀閘要滿足額定的大電流，選用的刀閘為內(nèi)置彈簧刀閘，彈簧動作下刀閘斷合時(shí)振動較大，導(dǎo)致固定在刀閘框架上的微動開關(guān)固定螺絲松動，使得微動開關(guān)在刀閘斷合時(shí)無法準(zhǔn)確發(fā)出合斷信號。

分析出原因后，使用AB 膠對微動開關(guān)的固定螺絲進(jìn)行加固，使螺絲不容易發(fā)生松動；在微動開關(guān)前后固定擋板，夾住微動開關(guān)使之無法移動。采用這種方法維修后，經(jīng)過長時(shí)間觀察，設(shè)備運(yùn)行正常，設(shè)備操作狀態(tài)顯示正確。

2.3 冷卻水流量異常故障分析與維修

300F型變頻器功率大，核心部件IGBT（大功率晶體管模塊）發(fā)熱量巨大，該變頻器采用的是主動水冷卻方式。300F型變頻器有IGBT 溫度保護(hù)，溫度到達(dá)50 C°時(shí)會過熱保護(hù)停機(jī)；同時(shí)當(dāng)冷卻水流量變小，發(fā)出流量異常報(bào)警信息，如冷卻水流量沒有恢復(fù)正常流量超過120 s，變頻器會自動停機(jī)保護(hù)。

變頻器所在地氣候濕潤，夏季多雷雨，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)波動很大；同時(shí)變頻器所帶負(fù)載為單位重要設(shè)備，對變頻器的保護(hù)設(shè)定多，尤其是對電壓要求比較高，如外電網(wǎng)發(fā)生波動時(shí)電壓值上下波動過大，使得電壓保護(hù)動作，變頻器停機(jī)，同時(shí)供給變頻器冷卻水的水泵也會因電網(wǎng)波動停機(jī)。水流量異常報(bào)警故障對變頻器供電質(zhì)量影響很大，變頻器所帶負(fù)荷為高頻電機(jī)，來回停機(jī)啟動降低負(fù)荷高頻電機(jī)轉(zhuǎn)速影響企業(yè)生產(chǎn)安全，同時(shí)變頻器自動多次啟停對變頻器自身沖擊很大，減短了變頻器運(yùn)行壽命。

以往的處理方法是倒換故障變頻器負(fù)荷，停機(jī)后檢查變頻器冷卻水流量開關(guān)，這個方法比較簡單方便；然而在公司主工藝生產(chǎn)線滿載荷運(yùn)行時(shí)，采用倒換故障變頻器負(fù)荷方法，須與主工藝生產(chǎn)人員協(xié)調(diào)，用時(shí)很長，如多臺變頻器出現(xiàn)水流量異常報(bào)警時(shí)，操作過程麻煩耗時(shí)，如遇特殊情況，故障變頻器來回啟停10多次，變頻器帶載啟動電流很大，對變頻器沖擊很大。

經(jīng)過多次處理水流量異常故障，發(fā)現(xiàn)故障變頻器的水流量開關(guān)內(nèi)部活動觸點(diǎn)不靈活，如當(dāng)水流量恢復(fù)正常壓力時(shí)沒有正確復(fù)位，造成假故障發(fā)出水流量異常信號。后經(jīng)多次試驗(yàn)表明：在這種故障情況下，不用停機(jī)倒換負(fù)荷，只要檢查前端進(jìn)水壓力是否正常，直接調(diào)節(jié)水流量開關(guān)，同時(shí)輕敲水流量開關(guān)外殼振動活動觸點(diǎn)，使其觸點(diǎn)復(fù)位，變頻器自檢后自動消除報(bào)警，恢復(fù)正常。

這種處理方法有兩個注意事項(xiàng)：一是變頻器水流量開關(guān)在柜子后面，開柜門后里面有無絕緣帶電母排，且水流量開關(guān)安裝位置十分狹小，操作時(shí)一定注意安全距離，必須一人操作一人監(jiān)護(hù)；二是輕敲水流量開關(guān)外殼時(shí)一定要注意力度，防止損壞水流量開關(guān)。

3 結(jié)語

本文主要介紹了300F型變頻器結(jié)構(gòu)組成，結(jié)合實(shí)際分析3類易出現(xiàn)故障的成因，并提出解決方案。目前公司100 多臺300F型變頻器經(jīng)投入使用6 年，運(yùn)行時(shí)易出現(xiàn)的3 類故障得到有效控制，確保了主工藝安全穩(wěn)定生產(chǎn)，對今后300F 變頻器設(shè)備狀態(tài)檢修及運(yùn)行管理工作有良好的借鑒意義。