變頻器應(yīng)用及檢測(cè)維護(hù)技術(shù)措施研究

萬(wàn)強(qiáng)兵

摘要：變頻器在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中有廣泛應(yīng)用，其運(yùn)行安全性直接影響工業(yè)企業(yè)業(yè)務(wù)運(yùn)行安全性與經(jīng)濟(jì)效益獲得情況。變頻器在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，難免會(huì)發(fā)生各種故障，輕則影響設(shè)備運(yùn)行效率，重則會(huì)造成人員傷亡，讓工業(yè)產(chǎn)業(yè)蒙受不必要的經(jīng)濟(jì)損失。筆者結(jié)合長(zhǎng)期實(shí)踐工作歷程，以變頻器的論點(diǎn)，對(duì)其概念、原理、常見(jiàn)故障與原因、運(yùn)行維護(hù)方法等進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞：變頻器;常見(jiàn)故障;故障原因分析;維護(hù)技術(shù);措施探究

最近幾年中，電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論在交流電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中有廣泛滲透，交流變頻調(diào)速系統(tǒng)逐漸將傳統(tǒng)的滑差調(diào)速、變極調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)取而代之。變頻器在驅(qū)動(dòng)性能、控制屬性與節(jié)能環(huán)保等方面均占據(jù)優(yōu)勢(shì)，迎合了現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)效發(fā)展目標(biāo)，故而得到了使用者的一致好評(píng)。本文以高壓變頻器為研究對(duì)象，該類(lèi)變壓器以高速微處理機(jī)和光纖維為支撐，發(fā)揮優(yōu)良的過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載等多樣化功能，本文對(duì)高壓變頻器運(yùn)行過(guò)程中的常見(jiàn)故障類(lèi)型原因分析基礎(chǔ)上，有針對(duì)性的研究了幾點(diǎn)維護(hù)措施。

一、變頻器

（一）概念

變頻器的功能以調(diào)節(jié)速度、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的一類(lèi)設(shè)備設(shè)施，其具體是應(yīng)用變頻技術(shù)、微電子技術(shù)去調(diào)整電機(jī)工作電源頻率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)電力水平進(jìn)行有效控制。在科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代背景中，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)也朝著智能化的方向發(fā)展進(jìn)步，自動(dòng)化水平連續(xù)提升，此時(shí)變頻器的應(yīng)用范疇也相應(yīng)拓展。

（二）原理

變頻器在運(yùn)行過(guò)程中依賴(lài)自體內(nèi)部IGBT的啟動(dòng)與斷離操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電源的電壓與頻率指標(biāo)的有效調(diào)整，結(jié)合電機(jī)設(shè)備的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行需求而有針對(duì)性的提供相應(yīng)的電源變頻電壓，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、調(diào)整機(jī)電運(yùn)行速度等目標(biāo)。此外，國(guó)內(nèi)外大量工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐表明，變頻器還有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等多種保護(hù)功能[1]。

二、變頻器故障及成因分析

（一）通信異常故障

當(dāng)下，國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中高壓逆變器控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成以數(shù)字信號(hào)處理器或可

編程邏輯控制器（PLC），并將其作為高壓逆變器的工作裝置，主控部分與動(dòng)力單元均應(yīng)用了光纖通信，其功能是隔離電磁信號(hào)的干擾，以防形成較大干擾或造成故障波及范圍拓展，實(shí)現(xiàn)對(duì)主控系統(tǒng)運(yùn)行安穩(wěn)性的有效維護(hù)，通信異常通常有控制器通信異常與電源單元光纖通信故障類(lèi)型[2]。

1 控制器通信異常

當(dāng)該類(lèi)故障出現(xiàn)時(shí)，能間斷式傳遞處通信中斷報(bào)警，但變頻器運(yùn)行過(guò)程不受干擾。故障成因有：①控制器軟件版本兼容性低，造成通信異常。多出現(xiàn)在控制器調(diào)換以后，相關(guān)人員未能重視新、老控制器的軟件版本兩者的差異性，造成更換后通信效率受影響。為解除以上故障，應(yīng)及時(shí)對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行升級(jí)或在此調(diào)換兼容的控制器通信軟件。②通信電纜的銜接故障、通信板以及背板連插接不緊湊。可針對(duì)改故障類(lèi)型，技術(shù)維修人員可采用禁固通信電纜接線的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信板與背板兩者的緊湊銜接。

2 電源單元光纖通信故障

采用光纖去銜接變頻器主控板與功率單元板模塊進(jìn)以實(shí)現(xiàn)通信，光纖在運(yùn)行過(guò)程中，自身出現(xiàn)故障的概率相對(duì)較低，在有光纖故障出現(xiàn)時(shí)，可采用對(duì)調(diào)光纖的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖結(jié)構(gòu)完整性的有效判斷，多數(shù)情況下誘發(fā)光纖通信故障的原因有：①光纖銜接不緊湊或掉落，情況嚴(yán)重時(shí)就出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，造成該故障的原因通常是變頻器所安裝環(huán)境振動(dòng)頻率較大 或基礎(chǔ)設(shè)施安裝缺乏緊固性?？赏ㄟ^(guò)消除振動(dòng)源、固定基礎(chǔ)裝置等形式進(jìn)行處理，若在檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)光纖結(jié)構(gòu)斷裂則需及采用更換光纖設(shè)施的方法。②功率單元光纖故障：造成該故障的成因通常是高壓變頻器中功率單元內(nèi)光纖板結(jié)構(gòu)破損。而造成損傷的原因多樣，檢查作業(yè)中若發(fā)現(xiàn)有該故障時(shí)，在全面分析成因基礎(chǔ)上，應(yīng)及時(shí)有針對(duì)性的更換光纖板，多數(shù)情況下可以在故障現(xiàn)場(chǎng)更換報(bào)出故障的功率單元。

（二）直流母線過(guò)電壓

造成變壓器直流母線過(guò)電壓的原因可作出如下概述：

1 輸入電壓偏高：針對(duì)該類(lèi)故障，可采用調(diào)整移相變壓器抽頭的形式，促使供給功率單元電壓指標(biāo)在限定區(qū)間內(nèi)波動(dòng)。

2 逆變器減速時(shí)間設(shè)置值指標(biāo)偏小，通常是由逆變器過(guò)壓減速造成的，適當(dāng)提升逆變器的減速時(shí)間設(shè)置指標(biāo)的形式即可解除該類(lèi)故障。

3 動(dòng)力單元的濾波電容器出現(xiàn)故障，通常有濾波電容器老化、容量降低、內(nèi)部電感上升、母線過(guò)電壓吸收能力減退等造成的。針對(duì)該類(lèi)故障，重點(diǎn)時(shí)是檢測(cè)電容器的容量與漏電流指標(biāo)，并結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)況調(diào)換電容器。

三、變頻器的合理維護(hù)手段

（一）專(zhuān)業(yè)維護(hù)人員應(yīng)結(jié)合變頻器的使用技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)況有針對(duì)性的擬定日常維護(hù)措施與檢修周期，借此方式及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患并予以相應(yīng)處理方法，特別是面對(duì)變頻器安裝在惡劣環(huán)境中的情況，更應(yīng)全面貫徹落實(shí)以上維護(hù)措施。

（二）諧波干擾故障。只要是在電流側(cè)有整流回路，均會(huì)形成非線性引起的諧波，變頻器內(nèi)若有諧波形成時(shí)，因?yàn)楣β势螅统闪艘粋€(gè)較強(qiáng)大干擾源。該種諧波首先是輻射干擾，其諧波電流按各自的阻抗大小分流到電網(wǎng)系統(tǒng)并聯(lián)的負(fù)載和電源，對(duì)設(shè)備運(yùn)行效率不良影響，如對(duì)補(bǔ)償電容產(chǎn)生并聯(lián)諧振，使補(bǔ)償電容發(fā)生故障等。還有傳導(dǎo)干擾，使直接驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，鐵損和銅損增加。

（三）針對(duì)所有變頻器傳動(dòng)單元的維護(hù)工作，所有檢查工作務(wù)必在切斷電源以后進(jìn)行，等待5～15 min的放電時(shí)間，在維護(hù)檢修前應(yīng)數(shù)次檢測(cè)直流母線P/+和N/-間的電壓，保證傳動(dòng)單元放電結(jié)束后方可進(jìn)行維護(hù)操作。

（四）如果變頻器的參數(shù)設(shè)置存在問(wèn)題，將會(huì)造成變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)故障，在處理實(shí)踐中，應(yīng)該從參數(shù)再次設(shè)置著手，結(jié)合相關(guān)規(guī)范對(duì)參數(shù)作出合理處置，若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤應(yīng)及時(shí)作出修正，繼而認(rèn)真觀察變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，若發(fā)動(dòng)機(jī)依然存在異常狀況，這可以采用恢復(fù)出廠設(shè)置的形式，對(duì)參數(shù)進(jìn)行重新啟動(dòng)，借此方式是從根本上處理便器的運(yùn)行故障。筆者認(rèn)為，在設(shè)置變頻器運(yùn)行參數(shù)的過(guò)程中，應(yīng)注意的問(wèn)題是應(yīng)以電機(jī)轉(zhuǎn)矩為目標(biāo)對(duì)象，促使其維持最原始狀態(tài)，同時(shí)認(rèn)真觀察變頻器轉(zhuǎn)矩參數(shù)，減少或規(guī)避形成數(shù)值偏大的狀況，這會(huì)造成變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中總電流出現(xiàn)較明顯波動(dòng)，甚至?xí)蓴_模塊正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程，對(duì)模塊結(jié)構(gòu)與功能造成損傷。但是變頻器運(yùn)行頻率偏低，則會(huì)對(duì)其運(yùn)轉(zhuǎn)效率造成負(fù)面影響。為規(guī)避以上變頻器專(zhuān)用參數(shù)過(guò)高或過(guò)低的情況，在檢修實(shí)踐中，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)變頻器頻率的管控，將50赫茲設(shè)為最佳指標(biāo)，以防變頻器運(yùn)行頻率過(guò)高而使電流出現(xiàn)較大波動(dòng)，影響變頻器正常、有效運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程。在對(duì)變頻器參數(shù)調(diào)節(jié)過(guò)程中，相關(guān)人員始終要堅(jiān)持嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)定操作的原則，特別是在處理故障時(shí)，要采用多種合理措施減少維修期間意外狀況的發(fā)生率，也是現(xiàn)代電機(jī)連帶安全、有效運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的科學(xué)維護(hù)。

結(jié)束語(yǔ)：

變頻器的運(yùn)行故障與處理效率、日常維護(hù)工作運(yùn)行質(zhì)量，均與變頻器的使用壽命密切相關(guān)。在日常維護(hù)工作中，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)變頻器安裝及使用環(huán)境的檢查與評(píng)估。例如，保證通風(fēng)條件適宜性、電網(wǎng)電壓合理性等。設(shè)備檢修人員在工作實(shí)踐中，應(yīng)連續(xù)總結(jié)故障類(lèi)型、分析故障成因，在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性的事實(shí)處理措施，并加強(qiáng)變頻器故障相關(guān)信息的記錄，以為后期檢修工作的開(kāi)展提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]班旭凱.煤礦無(wú)極繩絞車(chē)變頻調(diào)速控制方案設(shè)計(jì)[J].礦業(yè)裝備，2019（02）：128-129.

[2]李高橋，蘇紅生.串聯(lián)多重化變頻器的常見(jiàn)故障處理及運(yùn)行維護(hù)[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2019（01）：124-126.