变频器的维修与保养

新元选煤厂变频器的维修保养实践The converter maintenance practice of Xin Yuan coal preparation plant摘要：随着变频技术的日益发展，交流调速系统的应用越来越广泛，煤炭行业亦不例外，尤以选煤厂最为常见。变频器的维修保养对选煤厂的生产影响非常关键。本文简要叙述了变频器的原理结构，结合新元选煤厂的AB 1336PLUS_II及AB PowerFlex700变频器在现场的使用情况，总结了一些实际使用过程中变频器的常见故障现象、故障判断以及维修与保养案例。对煤炭洗选加工工企业变频器的使用、维修和保养具有一定的借鉴价值。关键词：变频器 维修 保养 选煤厂1.引言随着变频技术的日益发展，交流调速系统的应用越来越广泛，煤炭行业亦不例外，尤以选煤厂最为常见。变频器的维修保养对选煤厂的生产影响非常关键。变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。2.变频器的基本结构变频器作为能够改变输出频率的设备，基本的结构（如图1所示）有：整流器件部分、直流部分和逆变器件（IGBT）部分。图1 变频器原理图2.1整流器件部分作为变频器与三相交流电直接相连的部分，整流器件通过二极管搭成全桥整流电路实现对三相交流电的整流，把三相交流电变成直流电。2.2直流部分直流部分是变频器的信号控制部分。整流器件把三相电变成直流电后，直流电部分取出所需的电压，带动驱动电路、检测电路和CPU控制器。驱动电路用来实现逆变器件的驱动，检测电路用来实现对温度、电流和电压的检测，CPU控制器实现判断和控制功能。2.3逆变器件部分逆变器是能把直流电变成频率可调的交流电的器件。通过逆变器的驱动电路实现对逆变器的驱动，从变频器输出的电就变成了电压为380V，频率可调的交流电，驱动电机完成预想的控制工作。以上的三个部分是变频器中都有的，只不过不同品牌的变频器实现的方式不一样。3.变频器常见的故障在维修变频器的同时我们不断分析和总结，现将常见故障列举如下：3.1过载故障：过载故障包括变频过载和电机过载。（1）变频器过载：常常由于加速时间太短、直流制动量过大或电网电压太低等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等解决故障。（2）电机过载：由于变频器功率过小、电机负载过重、电机所带设备润滑不好或管线管径过小压力过大等引起的。变频器功率过小不能带动电机，则需要更换变频器适应电机；电机负载过重可能是因为电机所带设备机械润滑不好引起的，润滑设备使其能够正常运行；管径过小可能是由于有异物进入管线或粘稠液体使管径变小，结果压力过大，变频器无法带动电机。实际中，我们在注入站遇到注聚泵的齿轮润滑不好，导致变频器不能带动电机，报过载故障。处理注聚泵后，变频器能够正常启动。3.2欠压、过压故障：当电压过小或过大时，变频器的检测器件会自动保护变频器，变频器会停止工作。欠压、过压故障主要是因为外部电源的故障引起的，也有少数故障是检测电路损坏引起的。遇到欠压、过压故障时，先检查检测电路是否完好，然后再对外部电源进行检查。3.3过流故障：当电流过大时变频器启动过流保护，变频器停止工作。一般可从外部电器和变频器本身分析过流故障。外部电器：1）电机负载突变，引起的冲击过大造成过流。2）电机和电机电缆相间或每相对地的绝缘破坏，造成匝间或相间对地短路，因而导致过流。3）当装有测速编码器时，速度反馈信号丢失或非正常时，也会引起过流，这时需要检查编码器和其电缆。变频器本身的原因：1）参数设定问题：例如加速时间太短，PID调节器的比例P、积分时间I参数不合理，超调过大，造成变频器输出电流振荡。2）变频器硬件问题：A、电流互感器损坏，其现象表现为：变频器主回路送电，当变频器未起动时 ,有电流显示且电流在变化，这样可判断互感器已损坏。B、主电路接口板电流、电压检测通道被损坏，也会出现过流。可能原因有：电路板上有导电颗粒造成电路板静电损坏、腐蚀性物质使电路板受到腐蚀、接地不良使得电路板零伏受干扰、连接插件不牢等。维修中，遇到过流故障，我们先用钳型电流表测量变频器输出的电流。看输出电流是否平衡，如果输出不平衡，说明变频器内部器件有问题。3.4外围电路损坏：在维修中发现，一些问题并不是变频器本省的问题，往往由于外围电路故障引起变频器不能正常使用。经过总结发现，继电器和交流接触器的故障占外围电路故障的大部分。在对变频器本身进行维修时，还要对其外围电路进行检查，同时也要对现场电机、泵等进行实地观察。4.变频器的维修根据变频器出现的故障，我们可以初步判断变频器那里出现损坏。在维修中，我们把维修分成：外围器件维修和变频器本身维修。4.1外围器件维修外围器件维修时，先检查与变频器相连的交流接触器、开关、按钮和电能表等，看看这些器件能不能正常工作；测量与变频器相关的触点是否接触良好；接入变频器的三相电有无短路或虚接的情况。外围器件维修时要特别注意线路的虚接问题。如果线路虚接，启动变频器时可能不能启动，情况严重的可能损坏变频器本身。4.2变频器本身维修前面谈过变频器的基本结构，下面的图是变频器的典型结构：遇到损坏的变频器时，先使用万用表初步检查整流模块和逆变模块是否完好。如果整流模块损坏，在以后的维修中就要注意各种板卡是否有损坏；如果逆变模块损坏，就要检查驱动板卡是否完好。（1）逆变模块（IGBT）的检测在进一步的检查中，检测逆变模块的检测是重点之一。下面是检测逆变模块好坏的方法。将万用表拨到R 10K档，用黑表笔接IGBT的集电极，红表笔接IGBT的发射极，此时万用表的指针在零位。用手指同时触及一下栅极和集电极，这时IBGT被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同时触及一下栅极和发射极，这时IGBT被阻断，万用表指针回零。这样可判定IGBT是好的。（2）驱动板的检测首先，通过观察看看有没有明显的损坏，尤其是电容和模块。如果没有明晰那损坏，则要给驱动板供电进行测量。在驱动板上，六路驱动电路与六路逆变桥臂对应。在给驱动板送电后，可以在相应的地方量到对应电压值。由于变频器内部是500V左右的直流电，我们利用两只变压器的整流桥自制了驱动电源，确定驱动板的正负极后，接上电源。驱动板送电后，在相应的接口可以量到12V和24V，在六路的驱动电路上可以量到电压。如果驱动板上有问题，通过测量电压可以判断哪些器件损坏，这样可以予以更换。（3）检测器件的检查确定驱动板没有问题后，把驱动板装到机器上，带电机试一下。如果检测器件损坏，则会有报警出现，这样就可以更换检测器件。5. 寿阳分公司对变频器的日常维护保养5.1 影响因素寿阳分公司AB系列变频器在生产场地、环境方面处于高温，高灰尘（粉尘）连续作业中，造成了变频器运行出现问题。温度的影响：运行环境温度最低-10,最高40，环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。因为电解电容的环境温度每升高10度，寿命近似减半。而变频器里面有两个大的整流滤波电解电容，是变频器的核心重要组成部件。环境温升过高，还会对变频器内部IGBT模块的散热性能产生很大的影响，从而影响变频器寿命。环境温升过高，还会影响变频器内部大量应用的电子元件，造成电子元件快速老化，精度下降，从而引起变频器故障停机甚至炸机。灰尘（煤灰）影响煤矿中的灰尘附着在电路板上会造成短路，发生故障，同时严重的灰尘堆积堵塞了变频器散热风道，造成变频器散热下降，温升过高，产生故障，因此必须重视对变频器内灰尘的定期处理。5.2 对变频器进行定期预防性维护与保养（1）运行环境检查: 运行环境温度: 最低-10,最高40, 每日巡检检查变频器温度超过40以上须降额使用。环境湿度: 检查变频器是空气的相对湿度95%，无结露。冲击和振动 每日巡检检查变频器的振动情况做好记录及时汇报。（2）变频器外观检查(物理检查) 检查端子R S T接线; 端子U V W接线; DC+,DC-端子螺栓是否松动，是否氧化,炭化,变色，连接母排是否变形，电抗器是，主控制板，电源板，通讯板，可控硅触发板，驱动板，电容保护板，风机控制变压器，IGBT模块，IGBT控制板，预充电电阻，电解电容，电路板是否碳化变色，是否有异味。散热风机是否工作正常，风道是否通畅。各部位螺丝是否紧固，各控制线路接线是否松动，电子元件，继电器等是否氧化，损坏。（3）运行数据记录，故障记录每天要记录变频器及电机的运行数据，包括变频器输出频率，输出电流，输出电压，变频器内部直流电压，散热器温度等参数，与合理数据对照比较，以利于早日发现故障隐患。变频器如发生故障跳闸，务必记录故障代码，和跳闸时变频器的运行工况，以便具体分析故障原因。（4）变频器日常检查每两周进行一次，检查记录运行中的变频器输出三相电压，并注意比较他们之间的平衡度；检查记录变频器的三相输出电流，并注意比较他们之间的平衡度；检查记录环境温度，散热器温度；察看变频器有无异常振动，声响，风扇是否运转正常。5.3变频器保养每台变频器每月要清灰除尘保养1次。保养要将控制电路板等拆下再清除变频器内部和风路内的积灰，脏物。风机要拆下吹扫,清理叶轮，振动检查；将变频器表面擦拭干净；变频器的表面要保持清洁光亮；在保养的同时要仔细检查变频器，察看变频器内有无发热变色部位，水泥电阻有无开裂现象，电解电容有无膨胀漏液防爆孔突出等现象，PCB板有否异常，有没有发热烧黄部位。保养结束后，要恢复变频器的参数和接线，送电，带电机工作在3Hz的低频约1分钟，以确保变频器工作正常。5.4变频器在运行过程中，可以从变频器外部检查运行情况有无异常，通常检查的项目有以下几项。（1）通过变频器操作面板检查变频器输出电流、电压、频率、直流母线电压等运行数据有无异常。（2）变频器安装环境，如温度、湿度、粉尘等是否符合运行要求。（3）变频器有无异常声音、振动和异常气味。（4）检查变频器散热风扇运转是否正常，变频器有无过热现6.总结文中谈及的都是在寿阳分公司学习和实际工作中总结的，可能有更多好的、简便的维修方法，主要是为了能够发挥变频器的更大作用，在维修创效的同时，增加变频器的使用年限，降低变频器的故障率。实际的维修中我们注意到，如果电网发生波动，首先受到冲击的是变频器中的整流器件；如果直流控制板有故障，也可以影响到整流器件，所以在维修中整流器件的故障率相对多一些。其次故障来自于逆变器件，由于逆变器件长时间处于频率变化的环境，对于组成逆变器件的