變頻器在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用與維護(hù)探討

周二剛

（山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006）

變頻器在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用與維護(hù)探討

周二剛

（山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006）

隨著我國(guó)工業(yè)發(fā)展水平的不斷發(fā)展，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的要求越來越高。自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，在我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的背景下，變頻器作為可調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一種，在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。變頻器通過對(duì)電動(dòng)機(jī)電源頻率和幅度的控制，達(dá)到了較好的節(jié)能效果，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平的提升具有重要意義。本文對(duì)變頻器在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及維護(hù)進(jìn)行了分析。

變頻器；工業(yè)生產(chǎn)；應(yīng)用；功能；維護(hù)

電動(dòng)機(jī)是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中重要的動(dòng)力設(shè)備，是保證工業(yè)生產(chǎn)能夠正常運(yùn)行的主要?jiǎng)恿碓粗?。由于受到工作環(huán)境和運(yùn)行方式的影響，傳統(tǒng)的控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方式效率較低，設(shè)備占地面積較大，維修困難。而變頻器的出現(xiàn)有效的改變了這一現(xiàn)象，通過變頻技術(shù)與微電子技術(shù)的結(jié)合，對(duì)電機(jī)工作電源的頻率方式進(jìn)行控制來提供穩(wěn)定的電源電壓，具有良好的節(jié)能、調(diào)速的作用。此外，變頻器還具有過流、過壓、過載等保護(hù)功能，變頻器的應(yīng)用是我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制水平提升的重要標(biāo)志。

1 變頻器在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

（1）變頻器在工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能中的應(yīng)用。變頻是變頻器的重要功能，通過變頻能夠降低機(jī)械設(shè)備的能源消耗，提高運(yùn)行效率。為保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性，部分機(jī)械設(shè)備如水泵、風(fēng)機(jī)等，在設(shè)計(jì)階段都會(huì)為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)留有一定的富余量。但是在電機(jī)沒有達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生的多余的力矩就會(huì)消耗一定的有功功率和電能，造成能源損耗，而傳統(tǒng)的節(jié)能方式是調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，由于技術(shù)落后反而造成更多能源的消耗。而變頻器則會(huì)根據(jù)流量的變化產(chǎn)生可變的電壓和頻率，對(duì)風(fēng)機(jī)或水泵等機(jī)械水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電機(jī)能夠在不同負(fù)荷狀態(tài)下調(diào)節(jié)自身的轉(zhuǎn)速，降低能源消耗，達(dá)到較好的節(jié)能效果。

（2）降低線路無功功率損耗。無功功率是工業(yè)生產(chǎn)中耗能較大的因素，其會(huì)增加線路損耗，降低設(shè)備使用壽命，浪費(fèi)電能，降低有功功率。使用變頻器能夠提高電源使用效率，降低無功功率的損耗。變頻器可通過內(nèi)部濾波電容的作用，降低無功功率損耗，增加電網(wǎng)的有功功率，從而實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能的作用。

（3）實(shí)現(xiàn)電機(jī)設(shè)備的軟啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的啟動(dòng)電流，往往會(huì)達(dá)到額定電流的數(shù)倍，電機(jī)硬啟動(dòng)時(shí)的大電流和振動(dòng)會(huì)對(duì)設(shè)備、線路、管路等造成很大的損害，嚴(yán)重影響其使用壽命。而使用變頻節(jié)能裝置后，變頻器的軟啟動(dòng)功能可使啟動(dòng)電流從零開始，并且最大值也不會(huì)超過額定電流，這種軟啟動(dòng)的方式有效減輕了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，節(jié)省了設(shè)備的維修維護(hù)費(fèi)用。

（4）變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的保護(hù)功能。變頻器對(duì)電機(jī)設(shè)備的保護(hù)主要包括修正保護(hù)和停止保護(hù)兩類。修正保護(hù)是指變頻器在檢知異常狀態(tài)后可自動(dòng)地進(jìn)行異常修正動(dòng)作，如再生過電壓失速防止、電流失速防止；停止保護(hù)是指檢測(cè)到異常狀態(tài)后自動(dòng)封鎖電力半導(dǎo)體器件控制信號(hào)，使電機(jī)停止運(yùn)行。

（5）變頻器在泵類工業(yè)機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用。泵類機(jī)械設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)中比較常見的設(shè)備，如果泵類設(shè)備的負(fù)載變化較大，會(huì)降低設(shè)備的使用壽命，并且影響到設(shè)備運(yùn)行的可靠性。變頻器在泵類機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，利用其強(qiáng)大的調(diào)速功能，可有效控制泵類設(shè)備負(fù)載情況。對(duì)變頻器輸出進(jìn)行控制，能夠讓泵類負(fù)載達(dá)到生產(chǎn)工藝的條件，得到最好的節(jié)能效果，與此同時(shí)還能夠提高生產(chǎn)水平，加快工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)程，而且還可以讓器材的使用壽命延長(zhǎng)，使產(chǎn)品的質(zhì)量水平得到提高，使得生產(chǎn)效率得到提高，使得企業(yè)能夠獲取到更高的經(jīng)濟(jì)利益。

（6）變頻器在工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械風(fēng)機(jī)負(fù)載中的應(yīng)用。風(fēng)機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的冷卻體系、鍋爐體系、烘干體系、排風(fēng)體系中，為了保證達(dá)到良好的工藝水平和工作狀況，需要對(duì)風(fēng)量、溫度等因素進(jìn)行控制。傳統(tǒng)的方法為調(diào)整風(fēng)口、擋板開合程度，但是風(fēng)機(jī)始終恒速運(yùn)行，無法滿足生產(chǎn)工藝條件標(biāo)準(zhǔn)，又浪費(fèi)能源和耗損設(shè)備器材。而利用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，它的無級(jí)調(diào)速性能能夠使風(fēng)機(jī)的調(diào)速范圍更大，可靠性高，操作簡(jiǎn)便，可以達(dá)到生產(chǎn)工藝和工作狀況的高條件。

2 變頻器的維護(hù)

因?yàn)樽冾l器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且各種電子元器件的組成較為精密，所以對(duì)使用環(huán)境和運(yùn)行方式有一定的要求，如果變頻器出現(xiàn)故障，會(huì)直接影響到工業(yè)生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟(jì)效益。所以為了保證變頻器的正常運(yùn)行，需要做好變頻器的維護(hù)工作，加強(qiáng)對(duì)變頻器故障原因分析，提前做好各項(xiàng)應(yīng)對(duì)措施。根據(jù)故障原因來源可分為外部故障和內(nèi)部故障，下面對(duì)此進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的防范措施。

2.1 變頻器外部引起的故障

（1）變頻器的工作環(huán)境。因?yàn)樽冾l器是由精密的電子元器件組成，所以工作環(huán)境的好壞會(huì)對(duì)變頻器運(yùn)行的安全性和可靠性有直接影響。如果運(yùn)行環(huán)境的溫度過高，會(huì)直接縮短電子元器件的使用壽命和運(yùn)行的可靠性；外部的沖擊和振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致變頻器內(nèi)部電子元器件產(chǎn)生機(jī)械損傷；環(huán)境的濕度、腐蝕性氣體以及塵埃等會(huì)導(dǎo)致電子元器件出現(xiàn)銹蝕、接觸不良、絕緣性能下降等現(xiàn)象，從而形成短路導(dǎo)致變頻器故障的發(fā)生；如果工作環(huán)境中存在電磁干擾，就會(huì)對(duì)變頻器的控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，出現(xiàn)誤動(dòng)作而導(dǎo)致工作異?；蛘咄C(jī)；變頻器的供電系統(tǒng)中如果有直接起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)或者電磁爐等設(shè)備，會(huì)對(duì)變頻器供電系統(tǒng)產(chǎn)生影響；雷擊、感應(yīng)雷電形成的沖擊電壓會(huì)對(duì)變頻器造成一定的損失，所以要做好防雷措施。

（2）變頻器外部運(yùn)行維護(hù)。為了保證變頻器運(yùn)行的安全性和可靠性，需要對(duì)其工作環(huán)境做好各種防范措施。為了避免運(yùn)行環(huán)境溫度過高，應(yīng)該避免變頻器受到日光直射，還可安裝散熱裝置來降低溫度；為防止振動(dòng)和沖擊，應(yīng)該選擇振動(dòng)或者可受到?jīng)_擊較少的位置，還可使用橡膠等避震措施；及時(shí)探測(cè)運(yùn)行環(huán)境的濕度并進(jìn)行調(diào)節(jié)，加強(qiáng)日常清潔工作，減少灰塵，控制柜做好防腐處理，采用封閉式結(jié)構(gòu)；為降低電磁等干擾，可采用屏蔽線回路的方式，安裝防干擾裝置，縮短控制回路的配線距離，單獨(dú)使用接地端子等方式；對(duì)于有直接起動(dòng)的設(shè)備，應(yīng)該與變頻器的供電系統(tǒng)相分離，減少影響程度。為了降低停電造成的影響，變頻器和外部控制回路可采用瞬停補(bǔ)償方式，避免過電流的影響，為提高運(yùn)行效率，還可加裝自動(dòng)切換電源裝置，保持電力供應(yīng)；加強(qiáng)防雷裝置的使用，可在變頻器輸入端加壓敏電阻，還可安裝其他避雷設(shè)施。做好各項(xiàng)防范措施，為變頻器提供一個(gè)安全可靠的運(yùn)行環(huán)境，提高變頻器的運(yùn)行效率，保證工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

2.2 變頻器內(nèi)部故障

（1）內(nèi)部原因故障類型。變頻器內(nèi)部故障主要有過載、過電流和參數(shù)設(shè)置不當(dāng)?shù)葞追矫嬖?，電源電壓不高、加速用時(shí)過短以及制動(dòng)量過大都可能會(huì)引發(fā)變頻器出現(xiàn)過載現(xiàn)象，導(dǎo)致變頻器故障的發(fā)生；由于機(jī)械卡死會(huì)導(dǎo)致超載，從而出現(xiàn)過電流故障；如果變頻器的運(yùn)行參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，就會(huì)對(duì)啟動(dòng)、運(yùn)行和控制等各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響。變頻器的內(nèi)部故障基本都是由于設(shè)置不當(dāng)或者控制不嚴(yán)格導(dǎo)致的，對(duì)變頻器的正常運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生不良影響。

（2）變頻器內(nèi)部故障運(yùn)行維護(hù)。為了保證變頻器能夠正常運(yùn)行，應(yīng)該加強(qiáng)防范過載、過電流、過壓、欠壓、參數(shù)設(shè)置不當(dāng)?shù)裙收犀F(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)于過載故障而言，要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械的維護(hù)保養(yǎng)，經(jīng)常檢查電源電壓，將電壓維持在變頻器的額定電壓范圍內(nèi)；對(duì)于過電流故障，要及時(shí)檢查變頻器和電機(jī)的連接線路以及各種零件的運(yùn)行狀態(tài)，防止過電流故障的發(fā)生；在變頻器生產(chǎn)調(diào)試時(shí)都會(huì)設(shè)置默認(rèn)參數(shù)作為出廠值，但是在實(shí)際使用過程中，為了滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求會(huì)重新調(diào)整面板的參數(shù)，一定要由專業(yè)人員根據(jù)生產(chǎn)需求正確設(shè)置參數(shù)，保證變頻器的正常運(yùn)行。

為了加強(qiáng)對(duì)變頻器的運(yùn)行維護(hù)管理，應(yīng)該制定完善的檢修管理制度，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求，采取定期檢修或者狀態(tài)檢修，確定檢修范圍和檢修內(nèi)容，制定合理的檢修計(jì)劃。在檢修的過程中，嚴(yán)格按照檢修規(guī)范程序執(zhí)行，因?yàn)樽冾l器裝置中都是精密的電子元器件，所以檢修時(shí)一定要認(rèn)真細(xì)致，避免因?yàn)闄z修而造成意外損壞。在檢修時(shí)，不僅要對(duì)變頻器內(nèi)部的元器件和線路等進(jìn)行檢查，還應(yīng)該檢查其運(yùn)行環(huán)境，為變頻器提供一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境。對(duì)變頻器進(jìn)行日常維護(hù)管理，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，盡早排除故障，提高變頻器運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，這是避免故障發(fā)生的主要途徑。檢修時(shí)，應(yīng)該對(duì)經(jīng)常發(fā)生故障的部位進(jìn)行更加認(rèn)真細(xì)致的檢查，杜絕一切隱患的發(fā)生，延長(zhǎng)變頻器的使用壽命。

3 結(jié)語(yǔ)

在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)大范圍自動(dòng)化控制的背景下，生產(chǎn)效率明顯提升，為了適應(yīng)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能降耗的政策號(hào)召，變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。變頻器的應(yīng)用，達(dá)到了明顯的節(jié)能效果，有效降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。由于變頻器裝置比較精密，所以要加強(qiáng)對(duì)變頻器運(yùn)行的維護(hù)管理，做好各項(xiàng)故障防范措施，降低故障的發(fā)生率，提高變頻器運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻器技術(shù)也不斷完善，在精確性、自動(dòng)化和高效化方面不斷提升。

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1671-0711（2017）12（上）-0059-02