起重機(jī)變頻器調(diào)試與維護(hù)中的常見故障分析

王建剛

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300000）

變頻器故障是起重機(jī)故障維護(hù)的難點(diǎn)與重點(diǎn)，因此對變頻器進(jìn)行調(diào)試環(huán)節(jié)應(yīng)重視PLC變頻控制技術(shù)及小波變化調(diào)試系統(tǒng)的應(yīng)用，以此提升調(diào)試效果，降低故障發(fā)生概率。變頻器的調(diào)試與維護(hù)工作屬于重點(diǎn)工作，因此應(yīng)重視技術(shù)方案的應(yīng)用，將變頻器隱患問題控制在源頭。

1 相關(guān)概念界定

1.1 起重機(jī)變頻器

變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)改變電機(jī)工作電源頻率方式，以此控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器的核心作用是對起重機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，通過變頻調(diào)速來提升起重機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，其原理為通過設(shè)定停止起始頻率，維持時(shí)間設(shè)定“升降起始頻率”和檢測電流時(shí)間，當(dāng)變頻器到達(dá)的同時(shí)，變頻器開始檢測電流，確認(rèn)電流足夠大，產(chǎn)生的力矩能抵消下降力矩時(shí)發(fā)出送開指令，使制動(dòng)電磁鐵開始通電松開抱閘。研究起重機(jī)變頻器調(diào)試技術(shù)與故障問題，可以變頻器調(diào)試技術(shù)與故障問題為依據(jù)進(jìn)行深度研究[1]（起重機(jī)變頻器運(yùn)行原理如圖1所示）。

圖1 起重機(jī)變頻器運(yùn)行原理

1.2 起重機(jī)變頻器結(jié)構(gòu)

分析調(diào)試技術(shù)、進(jìn)行故障分類與故障模型的建立，首先應(yīng)重視起重機(jī)變頻器結(jié)構(gòu)的分析，基于此，下文以通用型起重機(jī)變頻器為基礎(chǔ)進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分析[2]。變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)交流電變成直流電，此環(huán)節(jié)進(jìn)行交流轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后進(jìn)行直流中間電路的處理，處理后形成逆變電路，最終以逆變電路為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為頻率和電壓可調(diào)的交流電。此過程整流電路與逆變電路共同運(yùn)行實(shí)現(xiàn)變頻器的內(nèi)部控制。

1.3 變頻器分類

應(yīng)用在起重機(jī)設(shè)備的變頻器可分為兩大類：

其一，交交變頻器，顧名思義變頻器運(yùn)行環(huán)節(jié)沒有中間轉(zhuǎn)換工作，直接進(jìn)行交流電與交流電之間的轉(zhuǎn)化。因沒有中間直流環(huán)節(jié)直接實(shí)現(xiàn)變頻，因此起重機(jī)設(shè)備應(yīng)用交交變頻器效率更高[3]。

其二，交直交變頻器，此類變頻器有三種運(yùn)行結(jié)構(gòu)，首先是控制整流器實(shí)現(xiàn)變頻，其次是不可控整流器實(shí)現(xiàn)變頻，最后是應(yīng)用脈寬調(diào)制完成變頻，這三種結(jié)構(gòu)是交直交變頻器應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)。

2 調(diào)試與維護(hù)工作的意義

變頻器設(shè)備廣泛應(yīng)用在起重機(jī)中，起重機(jī)變頻器設(shè)備設(shè)計(jì)、制造等過程存在隱患問題，不進(jìn)行調(diào)試維護(hù)工作容易引發(fā)事故，起重機(jī)事故一旦發(fā)生其造成的人員傷害與社會(huì)影響非常惡劣，因此重視調(diào)試與維護(hù)工作的意義重大[4]。

其一，排除變頻器故障。變頻器設(shè)備工作狀態(tài)下需要進(jìn)行交流電頻率的轉(zhuǎn)換，此時(shí)若使用年份較長的起重機(jī)變頻器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)存在老化問題，如果不進(jìn)行早期的調(diào)試與維護(hù)工作，將無法找到起重機(jī)變頻器設(shè)備內(nèi)部的故障。因此，通過調(diào)試與維護(hù)工作的開展可將變頻器內(nèi)部故障查明并排除，降低起重機(jī)安全事故的發(fā)生概率。

其二，彌補(bǔ)變頻器安裝環(huán)節(jié)的不足。起重機(jī)變頻器安裝環(huán)節(jié)存在部分隱患問題，在安裝環(huán)節(jié)調(diào)試容易造成變頻器短路問題，此時(shí)維護(hù)工作可彌補(bǔ)設(shè)備安裝環(huán)節(jié)的不足。

其三，降低電路運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。因起重機(jī)長時(shí)間進(jìn)行大功率運(yùn)行，此時(shí)變頻器不進(jìn)行交流電頻率的轉(zhuǎn)化，起重機(jī)內(nèi)部電路設(shè)備就會(huì)存在短路風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)范化的調(diào)試與維護(hù)工作可將短路問題控制在源頭。

3 故障類型與變頻器調(diào)試維護(hù)的問題

3.1 故障類型總結(jié)

研究變頻器故障類型可提升維護(hù)效率與效果，基于此，下文將側(cè)重對交交變頻器故障與交直交變頻器故障進(jìn)行總結(jié)。

其一，交交變頻器故障，起重機(jī)運(yùn)行過程中交交變頻器故障屬于常見問題，常見交交變頻器故障如下：（1）整流電路故障，顧名思義，在進(jìn)行交流電變頻環(huán)節(jié)整流電路結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障，一旦出現(xiàn)此故障，造成的經(jīng)濟(jì)損失無法估量。（2）逆變電路故障，變頻器內(nèi)部逆變電路無法閉合導(dǎo)致變頻失效，此時(shí)會(huì)造成不可挽回的影響。（3）變頻阻波器故障，該裝置是起重機(jī)變頻器完成線路串聯(lián)的特定裝置，出現(xiàn)變頻阻波器故障會(huì)影響交流變電。

其二，交直交變頻器故障，交直交變頻器相較于交交變頻器發(fā)生故障的概率更小，但因質(zhì)量問題與接線問題仍存在部分隱患。（1）質(zhì)量問題，起重機(jī)變頻器采購?fù)该骰O(jiān)管不利，部分人員選擇低端供應(yīng)商，無法保證交直交變頻器的質(zhì)量，因此造成故障頻發(fā)。（2）接線問題，交直交變頻器放射形與環(huán)形接線方式并未參考節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布置，出現(xiàn)問題容易造成運(yùn)行隱患[5]。

3.2 調(diào)試維護(hù)問題總結(jié)

變頻器安裝后需要進(jìn)行調(diào)試與維護(hù)，為保證調(diào)試技術(shù)與維護(hù)技術(shù)探究的更具體，下文將側(cè)重對調(diào)試工作與維護(hù)工作進(jìn)行問題總結(jié)。

其一，調(diào)試環(huán)節(jié)存在的問題。根據(jù)起重機(jī)變頻器調(diào)試工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，由于生產(chǎn)廠家重視收益而忽視變頻器的質(zhì)量，通常會(huì)選用低質(zhì)材料生產(chǎn)變頻器，此時(shí)調(diào)試環(huán)節(jié)無法對變頻器內(nèi)部問題查明原因，最終造成調(diào)試失敗[6]，進(jìn)而出現(xiàn)變頻器失靈問題。變頻器屬于起重機(jī)的設(shè)備的配套配置，由于調(diào)試人員忽視調(diào)試效果所造成的變頻失靈，最終將導(dǎo)致變頻器失效。

其二，維護(hù)環(huán)節(jié)存在的問題。維護(hù)人員素養(yǎng)不高，對起重機(jī)變頻器進(jìn)行故障修理與常規(guī)維護(hù)時(shí)，不僅對變頻器設(shè)備進(jìn)行故障查找，而且也對固定螺母檢修、變頻器固定不牢等問題統(tǒng)一進(jìn)行維護(hù)，這屬于正常的工作范疇，但因維護(hù)人員素養(yǎng)不高，造成維護(hù)不徹底，導(dǎo)致問題頻頻發(fā)生。

4 起重機(jī)變頻器調(diào)試維護(hù)技術(shù)方案總結(jié)

4.1 減少變頻器故障發(fā)生

變頻器問題是造成起重機(jī)運(yùn)行故障的內(nèi)在問題，以故障類型的維護(hù)為主要內(nèi)容，具體進(jìn)行調(diào)試維護(hù)環(huán)節(jié)，應(yīng)以減少變頻器故障發(fā)生為根源，進(jìn)行調(diào)試方案、維護(hù)方案的升級(jí)。

其一，減少交交變頻器故障發(fā)生概率，該問題在維護(hù)環(huán)節(jié)最為艱巨，需重視交交變頻器故障模型的總結(jié)，以故障模型找到問題發(fā)生核心，通過提升調(diào)試效果、維護(hù)效果等方式進(jìn)行故障根源的控制，避免在后續(xù)變頻器使用環(huán)節(jié)持續(xù)出現(xiàn)同一故障。

其二，減少交直交變頻器故障發(fā)生概率，所謂交直交變頻器是三相變頻器，可建立對稱故障模型分析，將問題放置在故障模型中進(jìn)行分析，找到變頻器故障的正序以及負(fù)序類別，以此進(jìn)行對比維護(hù)，同時(shí)采取預(yù)防大于維護(hù)的對策，重視日常調(diào)試，將問題控制在源頭[7]。

4.2 監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用

監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用可提升變頻器故障維護(hù)效率，以監(jiān)控系統(tǒng)增設(shè)實(shí)現(xiàn)調(diào)試、維護(hù)、監(jiān)控等各項(xiàng)工作整體運(yùn)行。

其一，搭建防誤報(bào)系統(tǒng)，在變頻器故障識(shí)別的前提下，通過起重機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的巡查自動(dòng)清除誤報(bào)故障，確保變頻器故障報(bào)警效率得到提升。

其二，搭建自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)，變頻器運(yùn)行環(huán)節(jié)如果出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)自動(dòng)報(bào)警，應(yīng)用語音系統(tǒng)對維護(hù)人員提供警報(bào)信息，因此降低變頻器持續(xù)故障造成的內(nèi)部線路短路，并利用警報(bào)環(huán)節(jié)為維護(hù)人員創(chuàng)造時(shí)間，保證維護(hù)方案得以運(yùn)用。

其三，自動(dòng)化系統(tǒng)的升級(jí)與改造。變頻器調(diào)試與維護(hù)工作進(jìn)行時(shí)，工作人員應(yīng)重視自動(dòng)化系統(tǒng)的輔助作用，通過自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行變頻器故障的精準(zhǔn)定位，最終提升調(diào)試、維護(hù)的效率[8]。

4.3 建立調(diào)試維護(hù)工作制度

完成技術(shù)層面的探究后，為進(jìn)一步提升起重機(jī)變頻器調(diào)試、維護(hù)的效果，應(yīng)重視制度的建立，以維護(hù)、調(diào)試制度為工作依據(jù)，落實(shí)技術(shù)方案，最終降低變頻器故障發(fā)生次數(shù)。

其一，重視調(diào)試工作。起重機(jī)變頻器的調(diào)試、維護(hù)制度的建立，始終應(yīng)明確工作重點(diǎn)，制度建立環(huán)節(jié)應(yīng)重視變頻器內(nèi)部零部件的調(diào)試的部署，增加從業(yè)人員證書的審核與調(diào)查，在此基礎(chǔ)上建立標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)以及故障分析等各項(xiàng)工作的監(jiān)督，以此彰顯制度實(shí)施的價(jià)值。

其二，變頻器等級(jí)劃分。調(diào)試、維護(hù)過程是對起重機(jī)變頻器的檢查與管理工作，管理過程中對于常出現(xiàn)起重機(jī)變頻器問題的設(shè)備應(yīng)進(jìn)行等級(jí)劃分，出現(xiàn)嚴(yán)重問題的起重機(jī)變頻器應(yīng)統(tǒng)一進(jìn)行編號(hào)處理，避免出現(xiàn)混亂使用問題。

其三，職責(zé)劃分。對變頻器完成劃分后應(yīng)將調(diào)試工作、維護(hù)工作進(jìn)行職責(zé)劃分，各司其職，避免出現(xiàn)交叉工作的弊端問題。

4.4 增加對變頻器的抽檢頻率

為進(jìn)一步降低故障發(fā)生概率，在起重機(jī)變頻器的調(diào)試與維護(hù)工作的開展環(huán)節(jié)中，應(yīng)通過抽檢工作提升工作力度，以此彰顯調(diào)試、維護(hù)工作環(huán)節(jié)的技術(shù)升級(jí)與工作形式的創(chuàng)新。

其一，抽檢工作應(yīng)成為起重機(jī)變頻器調(diào)試、維護(hù)環(huán)節(jié)的重要內(nèi)容，抽檢是通過日常不定時(shí)間的抽查來控制故障發(fā)生。

其二，建立維護(hù)、調(diào)試工作的抽檢部門，調(diào)試、維護(hù)部門進(jìn)行其起重機(jī)變頻器的科學(xué)維護(hù)，但進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)工作僅僅依靠管理層面是無法保障工作效果的，此時(shí)可以監(jiān)督抽檢為途徑，對變頻器調(diào)試、維護(hù)工作進(jìn)行檢查，以此保證調(diào)試、維護(hù)的效果。

5 結(jié)語

綜上所述，起重機(jī)變頻器的調(diào)試與維護(hù)工作非常重要。在未來的工作過程中，相關(guān)人員應(yīng)更加重視自動(dòng)化調(diào)試、自動(dòng)化維護(hù)等方案的應(yīng)用，最終將變頻器故障問題控制在源頭。