變頻器常見故障處理和維修方法經(jīng)典教案OC,OU,OL,ERR1,SC,LU,OUT1等故障代碼分析
發(fā)布時間:2019-06-11 來源:銘濰電子 瀏覽次數(shù):
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變頻器常見故障處理和維修方法經(jīng)典教案 本文主要介紹了變頻器的一些常見故障處理和維修方法,并簡述了其故障產(chǎn)生的原因及防治對策。 1、引言 隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,新型大功率電力電子元器件的誕生,集成電路和微機技術(shù)的應(yīng)用,交流變頻調(diào)速技術(shù)已日趨完善和成熟。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)以調(diào)速范圍寬、動態(tài)響應(yīng)快、調(diào)速精度高、保護(hù)功能完善和操作簡單等優(yōu)點,已在冶金、石化、電力、機械、民用電器等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 變頻器在正常使用6-10年后,就進(jìn)入故障的高發(fā)期,經(jīng)常會出現(xiàn)元器件燒壞、失效、保護(hù)功能頻繁動作等故障現(xiàn)象,嚴(yán)重影響其正常運行。在長期從事設(shè)備維修工作中,本人遇到過許多不同的變頻器故障,在對其處理過程中,發(fā)現(xiàn)其故障類別有一定的共性和規(guī)律。在實際維修中,只要抓住其特征,掌握故障處理的規(guī)律,就能做好變頻器的維修工作,使變頻器在實際中出現(xiàn)的各種故障得到及時處理和解決,并延長其使用壽命。首先,要根據(jù)變頻器的使用技術(shù)規(guī)范要求,制定完善的日常維護(hù)措施和檢修周期,使故障隱患在初期得到解決,尤其是在惡劣環(huán)境條件下使用的變頻器,這項措施更為重要。其次,專業(yè)維修人員必須全面了解其原理、結(jié)構(gòu)和控制方式等常識。此外,還要有豐富的實踐維修經(jīng)驗和扎實的電氣理論知識。 2、變頻器應(yīng)用現(xiàn)狀 在實際設(shè)備維修中,遇到最多的是進(jìn)口變頻器。如富士、三星、ABB、AB、西門子等廠家。特別是在大、中型企業(yè)舊設(shè)備技術(shù)改造中,應(yīng)用最為廣泛。其原因是由于十多年前國內(nèi)生產(chǎn)變頻器的廠家很少,其產(chǎn)品功能簡單、性能低、質(zhì)量不高。而進(jìn)口變頻器機型多、技術(shù)成熟、功能齊全、性能優(yōu)越、質(zhì)量高、耐用的特點,并且適合不同設(shè)備拖動需求,故占據(jù)著國內(nèi)變頻器市場的主要部分。在多年的實際使用中,發(fā)現(xiàn)進(jìn)口變頻器也存在著一個很大的問題,就是國內(nèi)多數(shù)代理商和經(jīng)銷商在推銷進(jìn)口變頻器時,一般是以國外已開始淘汰的機型為主,由于這類產(chǎn)品的價格不高,國內(nèi)企業(yè)普遍能夠接受。另外,國企在設(shè)備技術(shù)改造中,因改造資金不足、對方案設(shè)計不重視、審批專業(yè)性不強等其它原因,會自然選擇這種機型。故設(shè)備技術(shù)改造完成2-3年后,就出現(xiàn)變頻器維修配件或整機購買不到現(xiàn)象。代理商以這種產(chǎn)品淘汰,又推銷另外一種機型,結(jié)果出現(xiàn)了同一個設(shè)備改造項目,卻采用多種機型控制的情況。如我廠炭素一、二期焙燒4臺多功能天車變頻器改造,分別采用AB公司AC800-01、AC800-02兩種變頻器(2臺是2002年實施的改造;另2臺是2003年完成的)。又如我廠炭素凈化系統(tǒng)4臺200kW的排煙機2001年選用ABB公司ASC600(250kW)機型實施變頻器改造后,運行3年多,就有2臺變頻器因無備件停用(因這種機型淘汰,已不生產(chǎn),無備件供應(yīng))。 隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的迅速發(fā)展和進(jìn)步,近幾年國內(nèi)眾多廠家在變頻器研制和開發(fā)方面,已開始了大規(guī)模資金和人力的投入。目前國產(chǎn)變頻器在控制技術(shù)和功能上,已取得了顯著的進(jìn)步和成就。但由于過去的遺留的舊觀念和態(tài)度,人們在實際應(yīng)用中,仍然對國產(chǎn)變頻器的性能和質(zhì)量有較深的懷疑和偏見,故目前制約著國產(chǎn)變頻器推廣和應(yīng)用。但國產(chǎn)變頻器以其低價格,維修方便、配件供應(yīng)及時等優(yōu)點,正在逐漸被國內(nèi)企業(yè)技術(shù)人員認(rèn)可和接納。 3、變頻器的常見故障及維修對策 目前,大多數(shù)國內(nèi)企業(yè)中,由于維修人員素質(zhì)、能力、實踐經(jīng)驗及設(shè)備管理不到位等原因,在設(shè)備維修工作上,主要采取設(shè)備元部件整體更換的維修工作方式。對于設(shè)備中變頻器維修,也普遍采取整機報廢、更換(或更新)維修方式。故企業(yè)內(nèi)廢舊整機變頻器數(shù)量很多,每年要花費大量資金購置新的變頻器,以維持實際設(shè)備運行需要。另外,由于變頻器在使用中故障頻繁,從維修人員到管理層普遍認(rèn)為只有進(jìn)口機型,才有高質(zhì)量、低故障的保障。對變頻器使用環(huán)境、維護(hù)不重視,將各類異常故障歸結(jié)于質(zhì)量問題,故出現(xiàn)了設(shè)備完成變頻器技術(shù)改造的幾年后,又提出了新的設(shè)備變頻器技改項目(這種技改其實是變頻器更新工作),使一臺設(shè)備多次實施技改,浪費了大量資金,影響著企業(yè)生產(chǎn)成本降低和效益的提高。 3.1 變頻器故障分類 根據(jù)變頻器發(fā)生故障或損壞的特征,一般可分為兩類; 一種是在運行中頻繁出現(xiàn)的自動停機現(xiàn)象,并伴隨著一定的故障顯示代碼,其處理措施可根據(jù)隨機說明書上提供的指導(dǎo)方法,進(jìn)行處理和解決。這類故障一般是由于變頻器運行參數(shù)設(shè)定不合適,或外部工況、條件不滿足變頻器使用要求所產(chǎn)生的一種保護(hù)動作現(xiàn)象; 另一類是由于使用環(huán)境惡劣,高溫、導(dǎo)電粉塵引起的短路、潮濕引起的絕緣降低或擊穿等突發(fā)故障(嚴(yán)重時,會出現(xiàn)打火、爆炸等異?,F(xiàn)象)。這類故障發(fā)生后,一般會使變頻器無任何顯示,其處理方法是先對變頻器解體檢查,重點查找損壞件,根據(jù)故障發(fā)生區(qū),進(jìn)行清理、測量、更換,然后全面測試,再恢復(fù)系統(tǒng),空載試運行,觀察觸發(fā)回路輸出側(cè)的波形,當(dāng)6組波形大小、相位差相等后,再加載運行,達(dá)到解決故障的目的。本文主要闡述第二類故障的分析和處理方法。 主電路故障 根據(jù)對變頻器實際故障發(fā)生次數(shù)和停機時間統(tǒng)計,主電路的故障率占60%以上;運行參數(shù)設(shè)定不當(dāng),導(dǎo)致的故障占20%左右;控制電路板出現(xiàn)的故障占15%;操作失誤和外部異常引起的故障占5%。從故障程度和處理困難性統(tǒng)計,此類故障發(fā)生必然造成元器件的損壞和報廢。是變頻器維修費用的主要消耗部分。 (1)整流塊的損壞 變頻器整流橋的損壞也是變頻器的常見故障之一,早期生產(chǎn)的變頻器整流塊均以二極管整流為主,目前部分整流塊采用晶閘管的整流方式(調(diào)壓調(diào)頻型變頻器)。中、大功率普通變頻器整流模塊一般為三相全波整流,承擔(dān)著變頻器所有輸出電能的整流,易過熱,也易擊穿,其損壞后一般會出現(xiàn)變頻器不能送電、保險熔斷等現(xiàn)象,三相輸入或輸出端呈低阻值(正常時其阻值達(dá)到兆歐以上)或短路。在更換整流塊時,要求其在與散熱片接觸面上均勻地涂上一層傳熱性能良好的硅導(dǎo)熱膏,再緊固螺絲。如果沒有同型號整流塊時,可用同容量的其它類型的整流塊替代,其固定螺絲孔,必須重新鉆孔、攻絲,再安裝、接線。例如,一臺80年代中期西門子生產(chǎn)的變頻器(7.5kVA)整流模塊(橢圓形)擊穿后,因無同類整流塊配件,采用三墾生產(chǎn)的同容量整流塊(矩形)替代后,已運行多年,目前仍然能正常使用。 (2)充電電阻易損壞 導(dǎo)致變頻器充電電阻損壞原因一般是:如主回路接觸器吸合不好時,造成通流時間過長而燒壞;或充電電流太大而燒壞電阻;或由于重載啟動時,主回路通電和RUN信號同時接通,使充電電阻既要通過充電電流,同時又要通過負(fù)載逆變電流,故易被燒壞。其損壞的特征,一般表現(xiàn)為燒毀、外殼變黑、炸裂等損壞痕跡。也可根據(jù)萬用表測量其電阻(不同容量的機器,其阻值不同,可參考同一種機型的阻值大小確定)判斷。 (3)逆變器模塊燒壞 中、小型變頻器一般用三組IGTR(大功率晶體管模塊);大容量的機種均采用多組IGTR并聯(lián),故測量檢查時應(yīng)分別逐一進(jìn)行檢測。IGTR的損壞也可引起變頻器OC(+pA或+pd或+pn)保護(hù)功能動作。逆變器模塊的損壞原因很多:如輸出負(fù)載發(fā)生短路;負(fù)載過大,大電流持續(xù)運行;負(fù)載波動很大,導(dǎo)致浪涌電流過大;冷卻風(fēng)扇效果差;致使模塊溫度過高,導(dǎo)致模塊燒壞、性能變差、參數(shù)變化等問題,引起逆變器輸出異常。 如一臺FRN22G11S-4CX變頻器,輸出電壓三相差為106V,解體在線檢查逆變模塊(6MBP100RS-120)外觀,沒發(fā)現(xiàn)異常,測量6路驅(qū)動電路也沒發(fā)現(xiàn)故障,將逆變模塊拆下測量發(fā)現(xiàn)有一組模塊不能正常導(dǎo)通,該模塊參數(shù)變化很大(與其它兩組比較),更換之后,通電運行正常。又如MF-30K-380變頻器在啟動時出現(xiàn)直流回路過壓跳閘故障。這臺變頻器并不是每次啟動時,都會過壓跳閘。檢查時發(fā)現(xiàn)變頻器在通電(控制面板上無通電顯示信號)后,測得直流回路電壓達(dá)到500V以上,由于該型變頻器直流回路的正極串接1只SK-25接觸器。在有合閘信號時經(jīng)過預(yù)充電過程后吸合,故懷疑預(yù)充電回路性能不良,斷開預(yù)充電回路,情況依舊。用電容表檢查濾波電容發(fā)現(xiàn)已失效,更換電容后,變頻器工作正常。 輔助控制電路故障 變頻器驅(qū)動電路、保護(hù)信號檢測及處理電路、脈沖發(fā)生及信號處理電路等控制電路稱為輔助電路。輔助電路發(fā)生故障后,其故障原因較為復(fù)雜,除固化程序丟失或集成塊損壞(這類故障處理方法一般只能采用控制板整塊更換或集成塊更換)外,其他故障較易判斷和處理。 (1)驅(qū)動電路故障 驅(qū)動電路用于驅(qū)動逆變器IGTR,也易發(fā)生故障。一般有明顯的損壞痕跡,諸如器件(電容、電阻、三極管及印刷板等)爆裂、變色、斷線等異常現(xiàn)象,但不會出現(xiàn)驅(qū)動電路全部損壞情況。處理方法一般是按照原理圖,每組驅(qū)動電路逐級逆向檢查、測量、替代、比較等方法;或與另一塊正品(新的)驅(qū)動板對照檢查、逐級尋找故障點。處理故障步驟:首先對整塊電路板清灰除污。如發(fā)現(xiàn)印刷電路斷線,則補線處理;查出損壞器件即更換;根據(jù)筆者實踐經(jīng)驗分析,對懷疑的元器件,進(jìn)行測量、對比、替代等方法判斷,有的器件需要離線測定。驅(qū)動電路修復(fù)后,還要應(yīng)用示波器觀察各組驅(qū)動電路信號的輸出波形,如果三相脈沖大小、相位不相等,則驅(qū)動電路仍然有異常處(更換的元器件參數(shù)不匹配,也會引起這類現(xiàn)象),應(yīng)重復(fù)檢查、處理。大功率晶體管工作的驅(qū)動電路的損壞也是導(dǎo)致過流保護(hù)功能動作的原因之一。驅(qū)動電路損壞表現(xiàn)出來最常見的現(xiàn)象是缺相,或三相輸出電壓不相等,三相電流不平衡等特征。 (2)開關(guān)電源損壞 開關(guān)電源損壞的一個比較明顯的特征就是變頻器通電后無顯示。如:富士G5S變頻器采用了兩級開關(guān)電源,其原理是主直流回路的直流電壓由500V以上降為300V左右,然后再經(jīng)過一級開關(guān)降壓,電源輸出5V,24V等多路電源。開關(guān)電源的損壞常見的有開關(guān)管擊穿,脈沖變壓器燒壞,以及次級輸出整流二極管損壞,濾波電容使用時間過長,導(dǎo)致電容特性變化(容量降低或漏電電流較大),穩(wěn)壓能力下降,也容易引起開關(guān)電源的損壞。富士G9S則使用了一片開關(guān)電源專用的波形發(fā)生芯片,由于受到主回路高電壓的竄入,經(jīng)常會導(dǎo)致此芯片的損壞,由于此芯片市場很少能買到,引起的損壞較難修復(fù)。 另外,變頻器通電后無顯示,也是較常見的故障現(xiàn)象之一,引起這類故障原因,多數(shù)也是由于開關(guān)電源的損壞所致。如MF系列變頻器的開關(guān)電源采用的是較常見的反激式開關(guān)電源控制方式,開關(guān)電源的輸出級電路發(fā)生短路也會引起開關(guān)電源損壞,從而導(dǎo)致變頻器無顯示。 (3)反饋、檢測電路故障 在使用變頻器過程中,經(jīng)常會碰到變頻器無輸出現(xiàn)象。驅(qū)動電路損壞、逆變模塊損壞都有可能引起變頻器無輸出,此外輸出反饋電路出現(xiàn)故障也能引起此類故障現(xiàn)象。有時在實際中遇到變頻器有輸出頻率,沒有輸出電壓(實際輸出電壓非常小,可認(rèn)為無輸出),這時則應(yīng)考慮一下是否是反饋電路出現(xiàn)了故障所致。在反饋電路中用于降壓的反饋電阻是較容易出現(xiàn)故障的元件之一;檢測電路的損壞也是導(dǎo)致變頻器顯示OC(+pA或+pd或+pn)保護(hù)功能動作的原因,檢測電流的霍爾傳感器由于受溫度,濕度等環(huán)境因素的影響,工作點容易發(fā)生飄移,導(dǎo)致OC報警。 總之,變頻器常見故障有過流、過壓、欠壓以及過熱保護(hù),并有相應(yīng)的故障代碼,不同的機型有不同的代碼,其代碼含義可查閱隨機使用說明書,參考處理措施進(jìn)行解決。過流經(jīng)常是由于GTR(或IGBT)功率模塊的損壞而導(dǎo)致的,在更換功率模塊的同時,應(yīng)先檢查驅(qū)動電路的工作狀態(tài),以免由于驅(qū)動電路的損壞,導(dǎo)致GTR(或IGBT)功率模塊的重復(fù)損壞;欠壓故障發(fā)生的主要原因是快速熔斷器或整流模塊的損壞,以及電壓檢測電路的損壞,電壓檢測采樣信號是從主直流回路直接取樣,經(jīng)高阻值電阻降壓,并通過光耦隔離后送到CPU處理,由高低電平判斷是欠壓還是過壓;過熱停機,多數(shù)原因是由冷卻風(fēng)扇散熱不足引起的。如我廠鋁電解車間環(huán)境惡劣,高粉塵、高溫(夏季廠房上部氣溫高達(dá)56℃)、高氧化鋁粉塵、氟化氫腐蝕氣體使多功能天車上變頻器內(nèi)電路板易積塵、風(fēng)扇粘死、電子器件老化迅速、GTR(或IGBT模塊過熱燒壞,故經(jīng)常出現(xiàn)過熱保護(hù),特別是在夏季,這種現(xiàn)象更加頻繁,而且模塊燒壞率很高,即使進(jìn)口機型(如Siemens、senken、fuji等)情況也是如此。為解決這個問題,我們通過加大天車上使用變頻器容量,才初步降低了變頻器的故障率和報廢率,但效果并不理想。 4、降低變頻器故障和延長使用壽命的措施 根據(jù)實驗證明,變頻器的使用環(huán)境溫度每升高10℃,則其使用壽命減少一半。為此在日常使用中,應(yīng)根據(jù)變頻器的實際使用環(huán)境狀況和負(fù)載特點,制定出合理的檢修周期和制度,在每個使用周期后,將變頻器整體解體、檢查、測量等全面維護(hù)一次,使故障隱患在初期被發(fā)現(xiàn)和處理。 4.1 作好檢修工作 (1)定期(根據(jù)實際環(huán)境確定其周期間隔長短)對變頻器進(jìn)行全面檢查維護(hù),必要時可將整流模塊、逆變模塊和控制柜內(nèi)的線路板進(jìn)行解體、檢查、測量、除塵和緊固。由于變頻器下進(jìn)風(fēng)口、上出風(fēng)口常會因積塵或因積塵過多而堵塞,其本身散熱量高,要求通風(fēng)量大,故運行一定時間后,其電路板上(因靜電作用)有積塵,須清潔和檢查。 (2)對線路板、母排等維修后,要進(jìn)行必要的防腐處理,涂刷絕緣漆,對已出現(xiàn)局部放電、拉弧的母排須取除其毛刺,并進(jìn)行絕緣處理。對已絕緣擊穿的絕緣柱,須清除炭化或更換。 (3)對所有接線端檢查、緊固,防止松動引起嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象的發(fā)生。 (4)對輸入(包括輸出)端、整流模塊、逆變模塊、直流電容和快熔等器件進(jìn)行全面檢查、參數(shù)測定,發(fā)現(xiàn)燒毀或參數(shù)變化大的器件應(yīng)及時更換。 (5)對變頻器內(nèi)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動狀況、要經(jīng)常仔細(xì)檢查,斷電后,用手轉(zhuǎn)動風(fēng)葉,觀察軸承有無卡死或轉(zhuǎn)動不靈活現(xiàn)象,必要時更換處理。 (6)仔細(xì)檢查控制電路板上電子元器件,檢查和處理脫焊、變色、鼓肚、開裂、斷線(印刷板線路)等異常現(xiàn)象,必要時對外表異常的元器件,可從電路板上脫焊測量檢查或更換。 (7)由于變頻器在設(shè)計時其電子元器件考慮了使用老化引起的容量降低問題,故在維修中,不必對容量降低小的電容立即更換。在實際中,電容容量降低高低與變頻器使用環(huán)境、負(fù)載大小、工作制等狀況有直接的關(guān)系,惡劣環(huán)境、負(fù)載越大、停啟頻繁等運行狀況,會加速直流主電容老化。另外,定期維護(hù)時,要詳細(xì)檢查主直流回路電容器有無漏液、外殼有無膨脹、鼓泡或變形,安全閥是否沖開,并對電容容量、漏電流(漏電流大,會使電容器過熱,引起安全閥沖開,甚至電容爆炸)、耐壓等進(jìn)行測試,對容量降低30%以上、漏電流超過70mA、耐壓低于650V的電容應(yīng)及時更換。對新電容或長期閑置未使用的電容,應(yīng)進(jìn)行性能測試,滿足使用要求后才可替換使用。 (8)對整流塊、逆變GTR(或IGBT)等大載流量的器件要用萬用表、電橋等儀器、工具進(jìn)行檢測和耐壓實驗,測定其正向、反向電阻值,并做表格記錄,對參數(shù)相差較大的模塊要更換。 (9)對主接觸器及其它輔助繼電器進(jìn)行檢查,仔細(xì)觀察各接觸器動靜觸頭有無拉弧、毛刺或表面氧化、凹凸不平,發(fā)現(xiàn)此類問題應(yīng)對其相應(yīng)的動靜觸頭進(jìn)行更換,確保其接觸安全可靠。 (10)經(jīng)常檢查電源電壓波動程度。改善變頻器使用環(huán)境和負(fù)載波動大的現(xiàn)象,避免大電流對變頻器沖擊的影響。 5、結(jié)束語 在變頻器的應(yīng)用中,只有滿足其設(shè)計工作要求和正常使用的各項條件,才能使其長期、安全、穩(wěn)定的運行。如果是在惡劣的工作環(huán)境下使用,就要加倍重視變頻器的日常維護(hù)和檢修工作,改善變頻器使用環(huán)境和負(fù)載波動大的現(xiàn)象。才能保證變頻器可靠、平穩(wěn)、安全地發(fā)揮其各項性能,達(dá)到調(diào)速運行、節(jié)約電能和降低維修費用的目的。
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