低壓變頻器故障分析及運行維護措施分析

郭軍

（中國石油大慶石化公司招標中心，黑龍江 大慶 163000）

隨著當下技術的進步，低壓變頻器中可采用的技術種類越來越多，這些技術具有多樣性、先進性，能提高低壓變頻器性能，保障其功能，滿足實際需求。在很多生產生活領域都應用了低壓變頻器，市場上陸續(xù)出現(xiàn)了多種類型的低壓變頻器，在具體的工作中應結合需求來選擇。各類低壓變頻器的有關技術雖越發(fā)成熟，但在使用中受到環(huán)境、操作等影響，時常面臨各種故障，增大了低壓變頻器的運行風險，也帶來了一定的能源消耗。當前及未來針對低壓變頻器，應立足故障類型及特點，制定科學的運行維護工作體系。

1 低壓變頻器的優(yōu)點

1.1 節(jié)能效果明顯

低壓變頻器在運行過程中依賴電源頻率的調整自動調節(jié)電機轉速，此種調節(jié)關系下幾乎無任何不必要的機械損耗。根據(jù)實際經驗，泵與風機類型的負載比較常見，專業(yè)設備中流量與電機轉速、壓力與轉速平方、消耗功率與轉速立方之間均為正比關系。如在設備運行過程中流量從100%下降到80%，消耗功率則降至51%，也就是說，即使風機或泵處于低效運行狀態(tài)下，再綜合分析變頻器自身的性能及其他因素，依舊有一定的節(jié)能效果。

1.2 調節(jié)平穩(wěn)、準確

低壓變頻器的調節(jié)具有平穩(wěn)性、準確性，以流體為例，在實際的工作中為合理調節(jié)流量，一般利用閥門或擋板，實際流量不超額定流量的情況下意味著較大的節(jié)流損失；流量較小的情況下存在一定的節(jié)流損失，閥門或擋板的開度小，管路存在明顯的振動現(xiàn)象且流量存在或大或小的波動。針對生產領域的給粉機、給煤機等專業(yè)設備，在實際的運行中主要為機械變速、電磁變速控制方式，這些調節(jié)方式常常無法達到均勻調節(jié)的目標。而在使用了低壓變頻器以后，能改變上述問題，因為其調節(jié)方式的特殊性，能平穩(wěn)、準確調節(jié)，保障設備穩(wěn)定運行。

2 低壓變頻器的故障及處理措施

2.1 變頻控制柜安裝位置引起故障

（1）故障現(xiàn)象及原因。低壓變頻器的運行期間，控制電氣設備依賴調節(jié)電源頻率、電流與電壓來實現(xiàn)。當頻率、電流與電壓有所變化時，變頻柜周圍的磁場無法維持原狀，在控制電氣設備時面臨其他因素的干擾，這種干擾現(xiàn)象在控制回路、電流電壓檢測設備方面十分明顯，一旦變頻控制設備也安裝于附近，設備運行中將面臨諸多干擾，如易發(fā)生各類故障，引起誤動或者安全問題。

（2）處理措施。針對上述故障，低壓變頻器的安裝階段需注意以下方面：在安裝變頻柜時，需遵守安裝規(guī)范，特別需注意選擇位置，不得使變頻柜與控制柜并排，如在安裝現(xiàn)場確實受到空間條件的限制，二者之間至少保持1m的距離，減小各自之間的干擾；接入設備的電源電流需采取隔離方式，控制電纜和動力電纜嚴禁為同一電纜橋架，當專業(yè)人員按照相應規(guī)定敷設好電纜后，必須為其蓋上橋架蓋板隔離，避免磁場形成回路；全部電氣設備都需按照行業(yè)規(guī)定完成工作接地與保護接地；如還存在電磁干擾現(xiàn)象，應替換原有的控制燈與按鈕，使用防電磁干擾的指示燈、元器件，并在有關元器件上并聯(lián)電容。

2.2 外部設備故障引發(fā)的變頻器報警

低壓變頻器使用過程中并非單獨存在，其往往與其他設備之間存在連接關系，一旦與變頻器連接的設備發(fā)生故障，也有可能引發(fā)變頻器的異常，如報警、跳車。

（1）外部因素引發(fā)的故障跳車檢查。外部因素為引發(fā)變頻器跳車檢查的一大原因，如供電電源的安全性和穩(wěn)定性不足，表現(xiàn)為電壓偏低、缺相、存在諧波；控制線路的電壓等級不匹配，或者控制信號的方式不符合要求。

（2）故障處理方法。對于低壓變頻器的錯誤報警故障，在實際的工作中應采取以下解決措施：①電源質量故障往往會直觀呈現(xiàn)在變頻器顯示板上，一旦發(fā)生故障，顯示板上將呈現(xiàn)錯誤代碼，如發(fā)生此類故障，應安排專人進入現(xiàn)場展開調研，檢查各線路是否存在異常情況，處理了線路故障后故障未消除，應從根本上改變電源質量，在原有基礎上增加無功補償或者配備隔離變壓器。②檢查變頻器電路是否正常，在無異常的情況下以正確電壓等級選定電壓和電流信號，確保全部控制電纜接線端子、通訊控制線插頭的緊固性，防止接觸不良。（3）檢查控制系統(tǒng)的啟動方式，分析其為遠程控制還是就地控制，對應設置驅動模式。

2.3 內部問題引發(fā)的變頻器故障

（1）主板溫度高及處理方法。低壓變頻器運行過程中如IGBT的溫度較高，也就意味著主板溫度超出了正常標準，此現(xiàn)象由環(huán)境溫度過高所導致，或者也有可能是變頻器運行期間IGBT的發(fā)熱量異常大，但散熱不佳所引發(fā)。根據(jù)大量的經驗，低壓變頻器運行期間IGBT的溫度一般在90℃上下。針對主板溫度過高現(xiàn)象，需做好以下工作：①密切監(jiān)測環(huán)境溫度，將環(huán)境溫度保持在40℃以內，如變頻器運行時的環(huán)境溫度過高，變頻器可能發(fā)生各種故障；②檢查設備的通風流量，將該參數(shù)控制在正常標準內，并始終保持風扇良好的運行狀態(tài)；③比較電機設備功率值與變頻器容量值，一旦設備功率值超過額定功率，需立即調整變頻器容量，使其與設備容量保持一致；④定期安排專人清理變頻器。

（2）電機溫度高及處理方法。低壓變頻器運行過程中電機溫度過高也是比較常見的故障類型，這一故障情況不僅因電機本身的質量或者性能問題所導致，也與電機過載存在直接聯(lián)系，或者電機功率過小、冷卻裝置性能不達標，無法發(fā)揮散熱現(xiàn)象，也會導致電機溫度高于正常值。另外，一些特殊情形下電機啟動數(shù)據(jù)錯誤，降壓啟動時間延長，長時間保持較大的啟動電流，也會加劇此故障。針對這一類故障，相關人員在日常需檢查電機通風情況，在通風條件較為理想的情況下，檢查變頻器內的各項參數(shù)，確保每一參數(shù)符合標準。

（3）變頻器啟動故障告警及處理方法。一些低壓變頻器在啟動時故障燈閃爍，瞬間不跳車，對此故障現(xiàn)象，相關人員需檢查設備的運行參數(shù)，將實際參數(shù)與正常參數(shù)相對比，分析是否具備啟動條件；故障復位后如依舊存在故障信號，一般為變頻器自身質量問題引起異常，此時，有關人員需立即與變頻器廠家聯(lián)系，確定處理方式。

（4）變頻器啟動或運行時跳車及處理方法。如低壓變頻器啟動或者運行階段發(fā)生了報警現(xiàn)象，有關人員需理解查看故障代碼，將此代碼與設備說明書中的內容相對比，確定故障代碼所對應的故障類型，再據(jù)此制定故障處理措施。一般來說，低壓變頻器的啟動、運行報警現(xiàn)象，多為電機運行啟動的電流值過高、電壓過低或者穩(wěn)定性不足所引發(fā)。

首先，電機運行啟動電流過大，當發(fā)生此現(xiàn)象時，有關人員需立即檢查變頻器的功率容量、電機參數(shù)、啟動電流，保障這些參數(shù)無異常情況，能與實際要求相一致，在上述參數(shù)正常時，檢查電力電纜絕緣、電機絕緣是否與標準情況相符合。一旦變頻器的環(huán)境溫度超過40℃這一上限值，應使變頻器降容。

其次，對于電機運行時電壓偏低或者穩(wěn)定性不足的情況，其原因主要為：設備功率過大，輸送線路長度長，在設備啟動的瞬時時間段內，電網電壓持續(xù)減小，難以達到設備允許電壓值，引發(fā)設備跳車現(xiàn)象。針對這一方面的故障，有關人員需密切關注設備功率容量值，如該值能達到相應的標準，再檢查設備運行啟動時間、轉速，在這些指標不符合要求的情況下設備將全壓啟動，大功率設備啟動時電網電壓偏低。中間電路的直流電壓過高故障一般出現(xiàn)在大功率設備啟停階段，其故障原因為：過電壓保護控制器的運行異常，難以發(fā)揮應有的作用；制動斬波器或者制動電阻動作失效，電阻未正常工作；減速時間設置不符合要求。如在實際的工作中發(fā)生此現(xiàn)象，專業(yè)人員需立即檢查過電壓保護器的工作狀態(tài)，重點評估其輸出電壓值是否達到標準，如輸出電壓值頻繁變化，則需配備全新的過電壓保護器；檢查設備制動器的電阻或者斬波器是否有故障，將檢查重點放在制動器開啟和關閉是否正常上；檢查制動減速時間，如減速時間短于機械制動時間，中間電路直流電壓異常高，但如減速時間略長，也會引發(fā)出現(xiàn)其他問題，如制動電阻、變頻器制動單元過熱，必須將減速時間控制在正常范圍內。

3 低壓變頻器的運行維護措施

3.1 采取恰當?shù)木S護方法

低壓變頻器作為一類相對常見的設備，此設備在使用過程中常常會發(fā)生諸多故障，影響了設備可靠性、安全性。為降低故障概率，相關人員在日常針對低壓變頻器這類專業(yè)設備，必須將運行維護作為重點工作?？紤]運行維護的特殊要求，相關人員必須立足實際情況，選擇恰當?shù)木S護方法。如參考低壓變頻器的設備參數(shù)、運行環(huán)境來選擇維護方法，再依據(jù)專用變壓器調速裝置，調速設定設備內的電機組件。如變頻器運行過程中個別元器件的溫度較高，應強制冷卻，將溫度保持在正常條件。低壓變頻器在長時間運行過程中，個別組件會因為工作時間過長或者頻繁開關發(fā)生過熱現(xiàn)象，此情況下，相關人員必須全面分析設備內固定電阻元件的阻抗值大小，參考變頻器電流值，配備配套的開關元件，控制變頻裝置的有關參數(shù)與運行狀態(tài)。由于低壓變頻器的重要性，日常的運行維護過程中有關人員必須及時斷電，在5～7min后再檢測各組件在恢復初始狀態(tài)時的彈性效率，再啟動設備。

3.2 注重電機維護

低壓變頻器的運行維護中，電機維護必不可少，具體的工作中需注意以下方面。

（1）檢查和處理內部各種元器件，由專人負責檢查，一旦某一元器件存在異常情況，應立即維修或者更換。

（2）定期除塵，低壓變頻器在長時間運行過程中局部位置灰塵積累較多，而積灰過多將降低設備運行的可靠性，運行維護中為避免此類現(xiàn)象，需安排專人定期除塵，特別是當?shù)蛪鹤冾l器處于灰塵較大的工作環(huán)境時，更需頻繁除塵，縮短除塵周期。

（3）檢測電機結構的完整性，如存在組件缺失等情況時，應立即處理，確保電機結構完整，組件正常，※使電機正常運行，降低能耗。

（4）檢測線路，低壓變頻器運行期間線路問題也較為常見，如線路問題未及時被發(fā)現(xiàn)和處理，將誘發(fā)更嚴重的事故，日常的運行維護階段，相關人員需將線路檢測作為重點工作，配備電流表、電壓表等設備，檢測變頻器裝置兩端的線路是否正常，避免發(fā)生短路、斷路問題，如存在異常情況，則需要安排專人來處理。

3.3 優(yōu)化日常檢修工序

低壓變頻器的運行維護中，檢修工序也是影響工作效率、效果的重要因素，從這一角度分析，相關人員必須不斷優(yōu)化日常的檢修工序。在正式檢修前，有關人員需及時將設備斷電，檢測設備的操控面板、電流電壓、線路、冷卻風扇參數(shù)、設備工況參數(shù)等，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應及時處理。在正式進入檢修狀態(tài)后，相關人員需密切監(jiān)測設備的運行情況，實時采集變頻器的各方面數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即介入維修，保障故障處理的及時性。在每次運維和檢修工作結束后，相關人員都需要做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計與整理，將這些數(shù)據(jù)作為后續(xù)維修和運維的依據(jù)。

3.4 提高運維人員專業(yè)素養(yǎng)

低壓變頻器的運行維護由專業(yè)人員負責，運維人員的專業(yè)素養(yǎng)是影響檢修效率的重要因素。為此，相關單位在實際的工作中也需要著力提高運維人員的專業(yè)素養(yǎng)，定期、不定期培訓運維人員，向這些運維人員傳授低壓變頻器運維檢修的相關理念、方法。為保障培訓的有效性，單位內需立足自身情況建立科學的培訓體系，在其中清晰規(guī)定培訓方法、內容、時間安排等，組織多樣化培訓方式，不僅應包含線下培訓，也需有線上培訓，保持理論培訓與實踐訓練的統(tǒng)一。另外，在單位內的低壓變頻器運行維護中，有關部門也需要根據(jù)人員需求，不斷引進優(yōu)秀的運行維護人員，逐步在企業(yè)內組建一支專業(yè)化運行維護團隊。

4 結語

運行維護關乎低壓變頻器的運行狀態(tài)，在當前低壓變頻器使用越發(fā)普遍的過程中，相關人員必須重視故障分析、運行維護，不斷掌握行業(yè)發(fā)展趨勢，引進現(xiàn)代化故障分析與識別技術，采用全新的運行維護理念與方法。