西門子S120變頻器過流故障停機(jī)原因及排除方法

段鵬

摘要：鉆井平臺(tái)西門子S120在使用過程中通常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障報(bào)警，導(dǎo)致不能使用，影響井上的生產(chǎn)作業(yè)。其導(dǎo)致的原因也十分復(fù)雜，有些甚至是多方面綜合原因造成的。在處理西門子S120變頻器故障時(shí)必須要仔細(xì)研究S120使用手冊(cè)，從手冊(cè)提供的故障代碼指導(dǎo)提示進(jìn)行分析，逐個(gè)排除相關(guān)可能的故障點(diǎn)，并找出故障癥結(jié)所在。本文通過對(duì)鉆井平臺(tái)西門子S120變頻器過流停機(jī)故障原因、現(xiàn)象及相關(guān)解決方法進(jìn)行分析與闡述，為電氣管理人員在日常工作中解決相關(guān)變頻器過流停機(jī)故障提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：S120水冷變頻器;過流故障;原因及排除

1. 故障概述

海洋石油高端鉆井平臺(tái)NOV鉆井包變頻驅(qū)動(dòng)裝置一般都選用西門子S120變頻器為鉆井關(guān)鍵設(shè)備提供動(dòng)力輸出，其在平臺(tái)的安全生產(chǎn)作業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。一旦變頻器出現(xiàn)故障停機(jī)，將引發(fā)鉆井作業(yè)的中斷，甚至引起井下事故。如果出現(xiàn)故障處理不當(dāng)，還會(huì)造成更大的安全隱患，所以分析和研究S120變頻器過流停機(jī)故障的原因和處理方法對(duì)平臺(tái)井上的安全運(yùn)行尤為重要。

平臺(tái)2#泥漿泵變頻器（變頻器型號(hào)：S120;輸入電壓 DC 675-1080V， 輸入電流 1550A;輸出功率 1200KW， 1270A;工作溫度范圍 5-45攝氏度;冷卻方式：水冷;防護(hù)等級(jí)IP00;

在運(yùn)行4800小時(shí)后，出現(xiàn)故障報(bào)警顯示并停機(jī)。本文圍繞此機(jī)型此次出現(xiàn)的異常停機(jī)故障進(jìn)行了查找、判斷、分析及維修。

2. 故障現(xiàn)象

1）平臺(tái)2#MPA 運(yùn)轉(zhuǎn)中突然停止，HMI報(bào)警信息顯示：

MP2A： VFD fault NO： 30022， PU： monitoring U ce（ fault No.929）

MP2A： VFD fault NO： 30017， PU： HW I _lim too often （fault No.930）

MP2A： VFD fault NO： 30001， PU： overcurrent （fault No.931）

MP2A： VFD alarm 1. Alarm NO： 30032， PU： PU： HW I _lim too often phase V ?（fault No.937）

2）現(xiàn)場(chǎng)檢查VFD本地的AOP30，顯示報(bào)警信息為F30022 PU： Monitoring U_ce， 斷電復(fù)位確認(rèn)故障無(wú)法消除;

3）查看F3022故障代碼的故障參數(shù)r0949i，r0949i故障值為2;

3. 故障分析過程

根據(jù)r0949i故障值為2，查找手冊(cè)解釋，提示為逆變器V項(xiàng)單元故障。

4. 故障處理過程

1）對(duì)該逆變器相應(yīng)電機(jī)進(jìn)行絕緣測(cè)量，50兆歐，正常，排除外圍電機(jī)絕緣問題。

2）檢查逆變器輸入保險(xiǎn)，未燒壞，均正常。

3）V項(xiàng)單元IGBT檢測(cè)：使用萬(wàn)用表電阻檔和二極管檔分別進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量數(shù)值進(jìn)行判斷。（操作前，需斷開直流母線和逆變單元之間的連接，斷開觸發(fā)板上24V電源插線。）

a） 電阻檔進(jìn)行檢測(cè)

萬(wàn)用表使用電阻檔，停掉柜內(nèi)控制電，紅表筆連接直流母線DCP（+），黑表筆分別測(cè)量輸出U，V，W電阻應(yīng)該數(shù)值一致，需大于300kΩ;黑表筆連接直流母線DCN（-），電阻應(yīng)該數(shù)值一致，且在大于300kΩ;如果此數(shù)值出現(xiàn)異常，如0，可以確認(rèn)IGBT擊穿;如果數(shù)值較大時(shí)，也不能確保IGBT沒有損壞;需要拆開單獨(dú)測(cè)量。

測(cè)量結(jié)果：三相電阻值為165KΩ，判斷IGBT未被擊穿。

b）二極管檔進(jìn)行檢測(cè)

萬(wàn)用表使用二極管檔，停掉柜內(nèi)控制電，黑表筆連接直流母線DCP（+），紅表筆分別測(cè)量輸出U，V，W相壓降應(yīng)該數(shù)值一致，且在 0.3V-0.4V之間;紅表筆連接直流母線DCN（-），黑表筆分別測(cè)量輸出U，V，W相壓降應(yīng)該數(shù)值一致，且在 0.3V-0.4V之間;如果此數(shù)值出現(xiàn)異常，如0，或者比較大的數(shù)值，都可確認(rèn)IGBT損壞

測(cè)量結(jié)果：三相電壓為0.28V， IGBT未被擊穿;

c） 對(duì)變頻器V項(xiàng)單元進(jìn)行解體，進(jìn)行單IGBT測(cè)量

使用萬(wàn)用表電阻檔對(duì)C、E 極測(cè)量，電阻值∞，確認(rèn)IGBT PN結(jié)未被擊穿;使用9V電池連接EC端，C和E之間的電阻值從無(wú)窮到變?yōu)?770Ω，將EC極用9V電池反接，IGBT關(guān)閉，電阻值恢復(fù)為∞。

測(cè)量結(jié)果：IGBT管子的物理開關(guān)特性符合電子元件的正常特性，推斷IGBT未損壞;

d）IGD光纖通訊板檢測(cè)

懷疑為IGBT的G極觸發(fā)開關(guān)信號(hào)引發(fā)的故障，對(duì)IGBT的觸發(fā)板IGD進(jìn)行檢查，拆除其通訊的光纖，其中U W相的光纖能夠看見紅色的激光束射出，但V項(xiàng)無(wú)紅色激光束射出。使用手電照V相的光纖，在另外一頭能見到光，確認(rèn)光纖未損壞;所以，懷疑V項(xiàng)單元的IGD板子損壞概率較大，對(duì)V項(xiàng)單元的IGD板進(jìn)行更換，更換后測(cè)試變頻器恢復(fù)變頻器正常使用。

5. 結(jié)論

隨著鉆井高端平臺(tái)的相繼入列，西門子、ABB等變頻器在平臺(tái)上使用的越來(lái)越廣泛，平臺(tái)會(huì)遇到各種各樣的變頻器故障，如何通過故障檢測(cè)方法及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)顯得尤為重要，從而減少平臺(tái)DOWNTIME的發(fā)生時(shí)間，這就需要我們及時(shí)掌握變頻器內(nèi)部各種電子元器件的作用及檢測(cè)方法，并在實(shí)踐中不斷摸索積累經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行培訓(xùn)，傳承。

參考文獻(xiàn)

1. SINAMICS S120 使用大全 矢量控制

2. SINAMICS S120 AC Drive Manual

3. SINAMICS S120 Commissioning Manual