由于成都變頻器能適應(yīng)生產(chǎn)工藝的多方面要求,尤其是在工業(yè)自動化控制應(yīng)用上,交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)上升為工業(yè)自動化控制的主流。交流調(diào)速系統(tǒng)的性能已經(jīng)可以和直流調(diào)速系統(tǒng)相匹敵,甚至可以超過直流系統(tǒng)。它采用的壘數(shù)字控制方式,使信息處理能力大幅度地增強。同時它將實用經(jīng)驗和技巧不斷地融入軟件功能中,采用模擬控制方式無法實現(xiàn)的復(fù)雜控制在今天都已成為可能,使變頻器的可靠性、可使用性、可維護性功能得以充實。由于變頻器具有調(diào)速性能好、調(diào)速范圍寬和運,行效率高,使用操作方便,且宜于同其它設(shè)備接口等一系列優(yōu)點,所以應(yīng)用越來越廣泛。多年來,我在生產(chǎn)實際應(yīng)用中不斷學(xué)習(xí),積累了一些變頻器的維護保養(yǎng)和檢修的經(jīng)驗,在此進行簡單論述,敬請同仁批評指正。
1、維護保養(yǎng)
在實際應(yīng)用中,變頻器受周圍的溫度、濕度、振動、粉塵、腐蝕性氣體等環(huán)境條件的影響,其性能會有一些變化。如使用合理、維護得當,則能延長使用壽命,并減少因突然故障造成的生產(chǎn)損失。如果使用不當,維護保養(yǎng)工作跟不上去,就會出現(xiàn)運行故障,導(dǎo)致變頻器不能正常工作,甚至造成變頻器過早的損壞,而影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運行。因此日常維護與定期檢查是必不可少的。
1.1 日常維護與檢查
對于連續(xù)運行的變頻器,可以從外部目視檢查運行狀態(tài)。定期對變頻器進行巡視檢查,檢查變頻器運行時是否有異常現(xiàn)象。通常應(yīng)作如下檢查:
(1)環(huán)境溫度是否正常,要求在-10℃-+40℃范圍內(nèi),以25℃左右為好}
(2)顯示面板上顯示的字符是否清楚,是否缺少字符;
(3)變頻器在顯示面板上顯示的輸出電流、電壓、頻率等各種數(shù)據(jù)是否正常;
(4)變頻器風(fēng)扇運轉(zhuǎn)是否正常,有無異常,散熱風(fēng)道是否通暢,
(5)變頻器運行中是否有故障報警顯示,
(6用測溫儀器檢測變頻器是否過熱,是否有異味;
(7)檢查變頻器交流輸入電壓是否超過大值。極限是418V(380V×1.1),如果主電路外加輸入電壓超過極限,即使變頻器沒運行,也會對變頻器線路板造成損壞。
定期檢查。
每年進行一次大修,將檢查重點放在變頻器日常運行時無法巡視到的部位。
1.2 變頻器本身的保護:
變頻器本身具有各種保護功能,如:負載側(cè)接地保護、短路保護、電流限制、逆變器過熱、過載等,其自診斷功能、報警警告功能也特別完善。了解這些功能對于正確使用變頻器及故障查找是非常重要的。
2、故障判斷及處理
我們使用的是ABB變頻器,在使用中因受環(huán)境條件等因素的影響而陸續(xù)出現(xiàn)一些故障現(xiàn)象,在維修過程中,積累了一些故障判斷和處理經(jīng)驗,下面以ABB變頻器為例,作一介紹:
紅燈亮一故障:
傳動監(jiān)視到一個嚴重的問題或故障,可能會作出下列反應(yīng):
點亮傳動單元上的紅燈LED,指示燈亮或閃爍;
在故障參數(shù)(0305到0307)里設(shè)置對應(yīng)相;
控制盤顯示故障代碼;
運行的電動機停止。
控制盤上的故障代碼顯示是暫時的,按: MENU(菜單)、ENTER(進入)、UP(上)或DOwN(下)都可清除,如故障依然存在,故障信息會再次出現(xiàn)。
綠燈閃爍一報警:
一般錯誤,稱為報警,診斷顯示的建議性的。出現(xiàn)這種錯誤傳動單元通常用下列方式報告發(fā)現(xiàn)異常:
傳動單元上綠指示燈閃爍(LED),
報警字參數(shù)(0308或0309)的相應(yīng)位-
利用鍵盤查看報警代碼和信息。
幾秒鐘后報警會從控制盤上消失。報警情況存在,報警信息會周期性的出現(xiàn)。
糾正方法:
使用手冊中“故障列表”找出問題,解決;
傳動復(fù)位。參見手冊中“故障復(fù)位”方法,解決。
當變頻器出現(xiàn)故障時,保護功能動作,變頻器立即跳閘,電機由運行狀態(tài)到停止,報警指示紅色發(fā)光二極管變亮,液晶顯示部分提示報警信息代碼或故障內(nèi)容。這時可以根據(jù)信息!代碼來分析判斷變頻器的故障范圍,如果是軟性故障,可將變頻器進行斷電復(fù)位。如還不能-恢復(fù)正常,只能采用手動或自動初始化,初始化正常后按照參數(shù)表重新將數(shù)據(jù)輸入設(shè)定。這樣,變頻器就可以在故障較輕的情況下恢復(fù)正常使用。若經(jīng)以上操作后變頻器仍不正常,就要根據(jù)故障現(xiàn)象來檢查變頻器損壞的部位,更換元器件或電路板。故障查找時必須按變頻器的提示順序進行。
3、元器件好壞的簡易測試法
在維修過程中,根據(jù)故障情況要用萬用表來檢測電子元器件的好壞,如測量方法不正確就很可能導(dǎo)致誤判斷,這將給維修工作造成困難,甚至造成不必要的經(jīng)濟損失。測量方法分為元器件測試和線路板在路測試兩種方式。在路測試:斷開變頻器電源,在不拆動線路板元器件的條件下,測量線路板上的元器件。對于元器件擊穿、短路、開路性故障,這種檢測方法可以方便快捷的查找出損壞的元器件,但還應(yīng)考慮線路板上所測元器件與其并聯(lián)的元器件對測量結(jié)果所產(chǎn)生的影響,以免造成誤判斷錯誤。下面介紹元器件好壞的判斷方法:
3.1 普通二極管的檢測
用MF47型萬用表測量,將紅、黑表筆分別接在二極管的兩端,讀取讀數(shù),再將表筆對調(diào)測量。根據(jù)兩次測量結(jié)果判斷,通常小功率鍺二極管的正向電阻值為300-500Ω,硅二極管約為1kΩ或更大些。鍺管反相電阻為幾十千歐,硅管反向電阻在500kΩ以上(大功率二極管的數(shù)值要小的多)。好的二極管正向電阻較低,反向電阻較大,正反向電阻差值越大越好。
3.2 三極管檢測
將數(shù)字萬用表撥到二極管檔,用表筆測PN結(jié),如果正向?qū)?則顯示的數(shù)字即為PN結(jié)的正向壓降。
先確定集電極和發(fā)射極;用表筆測出兩個PN結(jié)的正向壓降,壓降大的是發(fā)射極e,壓降小的是集電極c。在測試兩個結(jié)時,紅表筆接的是公共極,則被測三極管為NPN型,且紅表筆所接為基極b-如果黑表筆接的是公共極,則被測三極管是PNP型,且此極為基極b。三極管損壞后PN結(jié)有擊穿短路和開路兩種情況。
在路測試:在路測試三極管,實際上是通過測試PN結(jié)的正,反向電阻,來達到判斷三極管是否損壞。支路電阻大干PN結(jié)正向電阻,正常時所測得正、反向電阻應(yīng)有明顯區(qū)別,否則PN結(jié)損壞了。支路電阻小于PN結(jié)正向電阻時,應(yīng)將支路斷開,否則就無法判斷三極管的好壞。
3.3 三相整流橋模塊檢測
將數(shù)字萬用表撥到二極管測試檔,黑表筆接COM,紅表筆接VΩ,用紅、黑兩表筆先后測3、4、5相與2、1極之間的正反向二極管特性,來檢查判斷整流橋是否完好。所測的正反向特性相差越大越好,如正反向為零,說明所檢測的一相已被擊穿短路,如正反向均為無窮大,說明所檢測的一相已經(jīng)斷路。整流橋模塊只要有一相損壞,就應(yīng)更換。
3.4 逆變器IGBT模塊檢測
將數(shù)字萬用表撥到二極管測試檔,測試IGBT模塊C1,El、C2,E2之間以及柵極G與E1、E2之間正反向二極管特性,來判斷IGBT模塊是否完好。
3.5 電解電容器的檢測
用MF47型萬用表測量時,應(yīng)針對不同容量的電解電容器選用萬用表合適的量程。根據(jù)經(jīng)驗,一般情況下,47μF以下的電解電容器可用R×1K檔測量,大于47μF的電解電容器可用R×100檔測量。
將萬用表紅表筆接電容器負極,黑表筆接正極,在剛接觸的瞬間,萬用表指針即向右偏轉(zhuǎn)較大幅度,接著逐漸向左回轉(zhuǎn),直到停在某一位置(返回?zé)o窮大位置)。此時的阻值便是電解電容器的正向漏電阻。此值越大,說明漏電流越小,電容器性能越好。然后,將紅、黑表筆對調(diào),萬用表指針將重復(fù)上述擺動現(xiàn)象。但此時所測阻值為電解電容器的反相漏電阻,此值略小于正向漏電阻。即反相漏電流比正向漏電流要大。實際使用經(jīng)驗表明,電解電容器的漏電阻一般應(yīng)在幾百千歐以上,否則將不能正常工作。
本文結(jié)合現(xiàn)場實際情況,對變頻器的維護保養(yǎng)和檢修過程的心得,在此進行簡單論述,敬請同仁批評指正。 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器由主回路、電源回路、IPM驅(qū)動及保護回路、冷卻風(fēng)扇等幾部分組成。本文按由內(nèi)到外對故障原因進行認真分析，指出維護方法。
4、主回路故障分析及典型故障
主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等元件組成。常見故障是由電解電容引起。電解電容的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內(nèi)部溫度所決定，在回路設(shè)計時已經(jīng)選定了電容器的型號，內(nèi)部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用。電解電容器會直接影響到變頻器的使用壽命，一般溫度每上升10 ℃，壽命減半。因此一方面在安裝時要考慮適當?shù)沫h(huán)境溫度，另一方面可以采取措施減少脈動電流。采用改善功率因數(shù)的交流或直流電抗器可以減少脈動電流，從而延長電解電容器的壽命。在電容器維護時，通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當靜電容量低于額定值的80%，絕緣阻抗在5 MΩ以下時，應(yīng)考慮更換電解電容器(經(jīng)驗值)。
主回路的典型故障：變頻器在加速、減速或正常運行時出現(xiàn)過電流跳閘。首先應(yīng)區(qū)分是由于負載原因，還是變頻器的原因引起的。如果是變頻器的故障，可通過歷史記錄查詢在跳閘時的電流，超過了變頻器的額定電流或電子熱繼電器的設(shè)定值，三相電壓和電流是平衡的，則應(yīng)考慮是否有過載或突變，如電機堵轉(zhuǎn)等。在負載慣性較大時，可適當延長加速時間，此過程對變頻器本身并無損壞。若跳閘時的電流在變頻器的額定電流或在電子熱繼電器的設(shè)定范圍內(nèi)，可判斷是IPM模塊或相關(guān)部分發(fā)生故障。首先可以通過測量變頻器的主回路輸出端子U、V、W，分別與直流側(cè)的P、N端子之間的正反向電阻，來判斷IPM模塊是否損壞。如模塊未損壞，則是驅(qū)動電路出了故障。如果減速時IPM模塊過流或變頻器對地短路跳閘，一般是逆變器的上半橋的模塊或其驅(qū)動電路故障;而加速時IPM模塊過流，則是下半橋的模塊或其驅(qū)動電路部分故障，發(fā)生這些故障的原因，多是由于外部灰塵進入變頻器內(nèi)部或環(huán)境潮濕引起，這要求清灰塵和干燥處理。
5、控制回路故障分析
控制回路影響變頻器壽命的是電源部分，是平滑電容器和IPM電路板中的緩沖電容器，但這里的電容器中通過的脈動電流，是基本不受主回路負載影響的定值，故其壽命主要由溫度和通電時間決定。由于電容器都焊接在電路板上，通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難，一般根據(jù)環(huán)境溫度以及使用時間，來推算是否接近其使用壽命。
6、冷卻系統(tǒng)
冷卻系統(tǒng)主要包括散熱片和冷卻風(fēng)扇。其中冷卻風(fēng)扇壽命較短，臨近使用壽命時，風(fēng)扇產(chǎn)生震動，噪聲增大后停轉(zhuǎn)，變頻器出現(xiàn)IPM過熱跳閘。冷卻風(fēng)扇的壽命受限于軸承，大約為10000～35000 h。當變頻器連續(xù)運轉(zhuǎn)時，需要2～3年更換一次風(fēng)扇或軸承。為了延長風(fēng)扇的壽命，一些產(chǎn)品的風(fēng)扇只在變頻器運轉(zhuǎn)時而不是電源開啟時運行。
7、安裝環(huán)境及外部的電磁感應(yīng)干擾
變頻器對安裝環(huán)境要求比較嚴格，在特殊情況下，若確實無法滿足這些要求，必須盡量采用相應(yīng)抑制措施：振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合，應(yīng)采用橡膠等避振措施;潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應(yīng)對控制板進行防腐防塵處理，并采用封閉式結(jié)構(gòu);溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導(dǎo)體器件，應(yīng)根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調(diào)或避免日光直射。對于特殊的高寒場合，為防止微處理器因溫度過低不能正常工作，應(yīng)采取設(shè)置空氣加熱器等必要措施。除上述幾點外，定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風(fēng)扇也是非常必要的。如果變頻器周圍存在干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路誤動作，造成工作不正常或停機，嚴重時甚至損壞變頻器。變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上，加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC浪涌吸收器，其接線不能超過20 cm;盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主回路分離;變頻器控制回路配線絞合節(jié)距離應(yīng)在15 mm以上，與主回路保持10 cm以上的間距。
8、電源異常時的情況分析
電源異常時為保證設(shè)備的正常運行，附近有直接啟動的電動機和電磁爐等設(shè)備，為防止這些設(shè)備投入時造成的電壓降低，其電源應(yīng)和變頻器的電源分離，減小相互影響。要求瞬時停電后仍能繼續(xù)運行的設(shè)備，除選擇合適價格的變頻器外，還應(yīng)預(yù)先考慮電機負載的降速比例。當變頻器和外部控制回路都采用瞬間停電補償方式時，失壓回復(fù)后，通過測速電機測速來防止在加速中的過電流。diangon.com對于要求必須連續(xù)運行的設(shè)備，應(yīng)對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置。像帶有二極管輸入及使用單相控制電源的變頻器，雖然在缺相狀態(tài)，但也能繼續(xù)工作，但整流器中個別器件電流過大，及電容器的脈沖電流過大，若長期運行將對變頻器的壽命及可靠性造成不良影響，應(yīng)及早檢查處理。當電源系統(tǒng)一次側(cè)帶有真空斷路器時，短路開閉會產(chǎn)生較高的沖擊電壓。為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件。真空斷路器應(yīng)增加RC浪涌吸收器。若變壓器一次側(cè)有真空斷路器，應(yīng)在控制時序上，保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開。
9、變頻器的各種保護功能
如負載側(cè)接地保護、短路保護、電流限制、逆變器過熱、過載等，其自診斷功能、報警警告功能也特別完善。了解這些功能對于正確使用變頻器及故障查找是非常重要的，看懂故障代碼的意義(查對應(yīng)變頻器的手冊)就知道問題在那里。
10、連續(xù)運行變頻器的定期巡視檢查
檢查運行時是否有異常現(xiàn)象。通常應(yīng)作如下檢查：(1)環(huán)境溫度是否正常，要求在-10℃～+40℃范圍內(nèi)，以25℃左右為好。(2)變頻器在顯示面板上顯示的輸出電流、電壓、頻率等各種數(shù)據(jù)是否正常。(3)顯示面板上顯示的字符是否清楚，是否缺少字符。(4)用測溫儀器檢測變頻器是否過熱，是否有異味。(5)變頻器風(fēng)扇運轉(zhuǎn)是否正常，有無異常，散熱風(fēng)道是否通暢。(6)變頻器運行中是否有故障報警顯示。(7)檢查變頻器交流輸入電壓是否超過大值。極限是418V(380V×1.1)，如果主電路外加輸入電壓超過極限，即使變頻器沒運行，也會對變頻器線路板造成損壞。
