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變頻器調試與保養

放大字體  縮小字體 發布日期:2012-04-29  來源:互聯網  作者:本站采編部  瀏覽次數:1877
核心提示:摘要: 本文以某品牌變頻器為例,簡要介紹了變頻器及其電動機系統的調試步驟與注意事項、變頻器的保養與維護、常見故障分析與處理

摘要:  本文以某品牌變頻器為例,簡要介紹了變頻器及其電動機系統的調試步驟與注意事項、變頻器的保養與維護、常見故障分析與處理以及主回路故障簡易判斷方法。
關鍵詞: 變頻器  調試  維護
 
Abstract: To a certain brand inverter for example, gave a briefing on the frequency converter and motor system debugging steps and pay attention to issues, Drives maintenance and maintenance, failure analysis and treatment of common methods and the main circuit fault summary judgement.
Keywords: Converter  Debugging  Maintenance
1 引言
        進入21世紀來,隨著國內變頻調速技術的不斷成熟和提高,變頻器由于調速范圍寬、精度高、穩定性高、電機調速特性硬、節能效果顯著等特點,已取代了傳統的直流調速及液力耦合、液阻和電磁等調速成設備,廣泛應用于國民經濟的各行各業。其中變頻器的安裝、調試、維護以及故障處理問題,困擾了許多變頻器代理商、電氣工程師、直接用戶。為了便于讀者理解和具有可操作性,結合本人的工作實踐,以某品牌變頻器為例,對變頻器及其電動機系統的安裝與調試、故障分析與處理、保養與維護等積累的經驗與同行分享。
 


2  變頻器的調試及注意事項
2.1調試前的注意事項
(1)掌握和熟悉面板操作鍵
         變頻器都有操作面板,品牌不同,功能大同小異。舉例變頻器操作面板由四位LED數碼管監視器、發光二板管指示燈、操作按鍵組成。如圖1所示。
 


 


圖1  操作面板圖
        操作按鍵有:運行鍵(RUN)、停止/復位鍵(STOP/ RESET)、編程鍵(PRG)、退出鍵(ESC)、多功能鍵/點動鍵(M)、移位鍵(>>)、正反轉鍵(FWD/REV)等七個鍵,以及一個電位器旋鈕組成(注:電位器旋鈕也可以做為編程鍵使用)。在開始調試前,現場人員首先要結合操作手冊,掌握和熟悉變頻器操作面板各功能鍵的作用。
(2)通電前檢查
變頻器調試前首先要認真閱讀產品技術手冊,特別要看是否有新的內容增加和注意事項;
① 對照技術手冊,檢查它的輸入、輸出端是否符合技術手冊要求;
② 檢查接線是否正確和緊固,絕對不能接錯與互相接反;
③ 屏蔽線的屏蔽部分是否按照技術手冊規定的那樣正確連接;
(3)通電檢查與調試
變頻器在斷電檢查無誤的基礎上,確立變頻器通電檢查和調試的內容、步驟。應采取的基本步驟有:
① 帶電源空載測試
② 帶電機空載運行
③ 帶負載試運行
④ 與上位機聯機統調等
2.2接電源空載試運行
         接入三相交流電源后,先按點動鍵(M)試運行,再按運行鍵(RUN)運行變頻器到50HZ,用萬用表測量變頻器的三相輸出(U/T1、V/T2、W/T3),相電壓應平衡(370V~420V);測量直流母線電壓應在(500V~600V)。然后按停止鍵(STOP/ RESET),待頻率降到0HZ時,再接上電機線。
2.3 帶負載試運行
(1)設置電機的極數、額定功率、額定轉速、額定電流,要綜合考慮變頻器的工作電流;
(2)選擇參數自整定功能的執行方式:
 ① 靜止參數自整定,在電機不能脫開負載的情況下進行參數自整定。
 ② 旋轉參數自整定,在電機可脫開負載的情況下進行參數自整定。
注:啟動參數自整定時,請確保電機處于靜止狀態,自整定過程中若出現過流過壓故障,可適當延長加減速時間。
(3)設定變頻器的上限輸出頻率、下限輸出頻率、基頻、設置轉矩特性;
(4)將變頻器設置為自帶的鍵盤操作模式,按手動鍵、運行鍵、停止鍵,觀察電機是否反轉,是否能正常地啟動、停止;
(5)熟悉變頻器發生故障時的保護代碼,觀察熱保護繼電器的出廠值,觀察過載保護的設定值,需要時可以進行修改。
2.4系統調試
(1)手動操作變頻器面板的運行、停止鍵,觀察電機運行、停止過程以及變頻器的顯示窗口,看是否有異,F象。如果有現象,相應的改變預定參數后再運行;
(2)如果啟動、停止電機過程中變頻器出現過流保護動作,應重新設定加速、減速時間。電機在加、減速時的加速度取決于加速轉矩,而變頻器在啟、制動過程中的頻率變化率是用戶設定的。若電機轉動慣量或電機負載變化,按預先設定的頻率變化率升速或減速時,有可能出現加速轉矩不夠,從而造成電機失速,即電機轉速與變頻器輸出頻率不協調,從而造成過電流或過電壓。因此,需要根據電機轉動慣量和負載合理設定加、減速時間,使變頻器的頻率變化率能與電機轉速變化率相協調。
        檢查此項設定是否合理的方法是先按經驗選定加、減速時間進行設定,若在啟動過程中出現過流,則可適當延長加速時間;若在制動過程中出現過流,則適當延長減速時間。另一方面,加、減速時間不宜設定太長,時間太長將影響生產效率,特別是頻繁啟動、制動的場合。
(3)如果變頻器在限定的時間內仍然保護,應改變啟動/停止的運行曲線,從直線改為S形、U形線或反S形、反U形線。電機負載慣性較大時,應該采用更長的啟動停止時間,并且根據其負載特性設置運行曲線類型。
(4)如果變頻器仍然存在運行故障,應嘗試增大電流限定的保護值,但是不能取消保護,應留有至少5%-10%的保護余量,此功能對速度或負載急劇變化的場合尤其適用。
(5)如果變頻器帶動電機在啟動過程中達不到預設速度,可能有兩種情況:
① 系統發生機電共振,可以從電機運轉的聲音進行判斷。采用設置頻率跳躍值的方法,可以避開共振點。一般變頻器能設定三級跳躍點。V/f控制的變頻器驅動異步電機時,在某些頻率段,電機的電流、轉速會發生振蕩,嚴重時系統無法運行,甚至在加速過程中出現過電流保護使得電機不能正常啟動,在電機輕載或轉動慣量較小時更為嚴重。普通變頻器均備有頻率跨跳功能,用戶可以根據系統出現振蕩的頻率點,在V/f曲線上設置跨跳點及跨跳寬度。當電機加速時可以自動跳過這些頻率段,保證系統能夠正常運行。
② 電機的轉矩輸出能力不夠,不同品牌的變頻器出廠參數設置不同,在相同的條件下,帶載能力不同,也可能因變頻器控制方法不同,造成電機的帶載能力不同;或因系統的輸出效率不同,造成帶載能力會有所差異。對于這種情況,可以增大轉矩提升值。如果達不到,可用手動轉矩提升功能,不要設定過大,電機這時的溫升會增加。如果仍然不行,應改用新的控制方法,比如采用V/f比值恒定的方法,啟動達不到要求時,改用無速度傳感器矢量控制方法,它具有更大的轉矩輸出能力。對于風機和泵類負載,應減少轉矩的曲線值。
2.5變頻器與上位機進行系統調試
在自動化系統中,變頻器與上位機串行通訊的應用越來越廣泛,通過與遠程控制系統的連接,可以實現:
① 變頻器控制參數的調整。
② 變頻器的控制及監控。
③ 變頻器的故障管理及其故障后重新起動。
因而,許多用戶在選擇變頻器時,對變頻器的通訊功能提出了更多嚴格的要求,需要變頻器與上位機控制系統、PLC控制器、文本顯示器人機界面和觸摸屏人機界面等設備實現快速準確的數據交換,以保證控制系統功能的完整。注意事項如下:
(1)在手動的基本設定完成后,如果系統中有上位機,將變頻器的控制線直接與上位機控制線相連,要考慮并將變頻器的操作模式改為上位機運行命令給定。根據上位機系統的需要,調定變頻器接收頻率信號端子的量程0-5V或0-10V,以及變頻器對模擬頻率信號采樣的響應速度。如果需要另外的監視表頭,應選擇模擬輸出的監視量,并調整變頻器輸出監視量端子的量程。
(2)變頻器與上位機聯機調試時可能會遇到如下問題:
①上位機給出控制信號后,變頻器不執行或不接收指令;
②上位機給出控制信號后,變頻器能執行指令但有誤差或不精確。
原因:有的上位機(如PLC)一般輸出的是24V的直流信號,而變頻器的主控板端子只接收無源信號,如果直接從PLC端子放線到變頻器的主控板端子,變頻器是不會有動作的,這時應考慮外加24V直流繼電器,輸出一個開關信號到變頻器的主控板端子,同時也能提高抗干擾能力。同時檢查變頻器的支持協議與接口方式是否正確。
        以上是變頻器-交流電動機V/F控制模式的基本調試過程。系統能否安全可靠運行,變頻器及帶載的整個安裝調試過程十分重要。這里要特別提醒的是,首先要認真閱讀產品技術手冊,對照手冊一一檢查變頻器的硬結構,掌握其特點,然后按以上建議的步驟,分步調試。
 


3 變頻器的保養和維護
        由于變頻器使用環境的變化,如溫度、濕度、煙霧等的影響,以及變頻器內部元器件的老化等因素,可能會導致變頻器發生各種故障。因此,在存貯、使用過程中必須對變頻器進行日常檢查;為了降低故障發生率,延長變頻器使用壽命,需要對變頻器進行定期保養與維護。
3.1 日常維護
系統正常開啟時,要特別注意有無異常情況,具體如下:
(1)電機是否有異常聲音及振動;
(2)變頻器及電機發熱無異常,無燒焦氣味;
(3)工作環境溫度是否良好;
(4)負載電流表是否與往常值一樣;
(5)變頻器的輸入電流、輸入電壓在正常工作允許范圍內。
(6)變頻器的輸出電流、輸出電壓在額定值范圍內,(允許電流短時過載)。
(7)變頻器的冷卻風扇是否正常運轉,無污垢、棉絮堵塞風道。
3.2 定期維護
        變頻器要定期檢查和保養。變頻器檢查時,一定要切斷電源,待監視器無顯示及主電路電源指示燈熄滅后,才能進行檢查。
根據經驗,需定期檢查的項目、內容和對策如下表1所示。
 


檢查項目


檢查內容


異常對策


主回路端子、控制回路端子螺絲釘


螺絲釘是否松動


用螺絲刀擰緊


散熱片


是否有灰塵


用4~6kg/cm2壓力的干燥壓縮空氣吹掉


PCB印刷電路板


是否有灰塵


用4~6kg/cm2壓力的干燥壓縮空氣吹掉


冷卻風扇


是否有異常聲音、異常振動


更換冷卻風扇


功率元件


是否有灰塵


用4~6kg/cm2壓力的干燥壓縮空氣吹掉


鋁電解電容


是否變色、異味、鼓泡


更換鋁電解電容


3.3絕緣測試
    變頻器出廠時已經進行過絕緣測試工,一般情況盡可能不要再進行絕緣測試工,如必須測試,應嚴格按以下步驟進行,否則可能造成變頻器損壞。
    斷開所有控制板電路的連接線,以防止試驗電壓接入控制電路損壞控制板;先拆下變頻器主回路的接線,再將主回路的端子都短接起來,具體如下圖2所示,用DC500V級兆歐表測量它們與接地端子E間的絕緣電阻,兆歐表指示值≥20MΩ為正常。
 


 


圖2  主回路絕緣測試
3.4變頻器的故障分析與措施
變頻器常見故障列表如下,供現場技術人員參考。
表2 變頻器的故障內容及措施
 


 


 


 


故障顯示


故障類型


代碼


故障原因


故障對策


E.OH1


散熱器過熱保護1


11


#周圍環境溫度過高      


#變頻器通風不良


#冷卻風扇故障          


#溫度檢測電路故障


#檢查變頻器的運行環境


#改善通風環境    


#更換冷卻風扇


#尋求技術支持


E.OH2


散熱器過熱保護2


12


E.OUT


外設保護


15


#外部故障信號輸入變頻器


#外部故障信號報警


#檢查外部故障原因


E.DL3


繼電器吸合異常


25


#變頻器內部插接件松動


#上電緩沖電路異常


#尋求技術支持


LU


欠壓


63


#輸入電源缺相          


#瞬時停電


#輸入電源接線端子松動  


#輸入電源變化太大


#檢查輸入電壓


#擰緊輸入接線端子螺釘


E.OV1


加速中過壓


4


#減速時間太短


#負載轉動慣量過大


#輸入電壓異常


#電網電壓太高


#電機對地短路


#延長減速時間


#使用合適的能耗制動


#檢查電網電壓


#將電壓降到規格范圍內


E.OV2


減速中過壓


5


E.OV3


恒速中過壓


6


E.FAL


模塊保護


10


#變頻器三相輸出側有短路現象


#變頻器內部插件松動


#外部干擾信號


#檢測電動機絕緣


#檢查變頻器內部插件


#尋求技術支持


E.OC1


加速中過流


1


#機器輸出側短路


#負載太重,加速時間太短


#轉矩提升設定值太大


#啟動頻率設置過高


#變頻器功率選型偏小


#電機參數設置不正常


#檢測電動機絕緣


#延長加速時間


#減小轉矩提升設定值


#參看參數是否正常


#檢查電機與變頻器額定容量是否匹配


#變頻器和電機螺絲是否松動


E.OC2


減速中過流


2


E.OC3


恒速中過流


3


E.OL1


過載


13


#加減速時間太短


#電機堵轉或負載太重


#轉矩提升太大


#長時間負載過重


#變頻器功率選型偏小


#延長加減速時間


#檢查負載是正常


#減小轉矩提升設定值


#增加變頻器的容量


E.CUR


電流檢測故障


19


#傳感器連接線沒有接好


#電流傳感器損壞


#電流檢測電路有故障


#檢查連接線是否有松動


#傳感器是否損壞


#尋求技術支持


E.PCU


干擾保護


7


?刂瓢迨艿礁蓴_


?刂瓢逡褤p壞


;謴统鰪S參數


#尋求技術支持


E.OLF


輸出缺相異常


23


#變頻器輸出側接線異常,漏接或存在斷線


#輸出三相不平衡


#檢查變頻器輸出側接線情況,排除漏接、斷線


#斷電檢查變頻器輸出側與直流側端子特性是否一致


8888


軟件未工作


 


#三相交流輸入電壓過低


#檢查輸入三相交流是否正常



4 變頻器主回路故障簡易判斷方法
   變頻器主回路如圖3所示。在日常維護中,技術人員可憑借數字式萬用表可簡單判斷主回路的整流橋、IGBT、IPM器件等是否損壞。為了人身安全,必須確保變頻器斷電,等待3~5分鐘后,拆除變頻器三相交流輸入端子(R/L1、S/L2、T/L3)和變頻器三相交流輸出端子(U/T1、V/T2、W/T3)后方可操作。
 


 


圖 3 變頻器主回路圖
   


 


 圖4 主回路測量示意圖
4.1主回路檢查步驟
   以下是變頻器主回路靜態判斷,實際判斷以帶電機測試為準,但可為現場簡易判斷提供參考。
    首先把數字萬用表打到“二級管”檔,然后通過數字萬用表的紅色表筆和黑色表筆按以下步驟檢測變頻器主回路:
(1)數字萬用表黑色表筆接觸直流母線的正極(P+),紅色表筆依次接觸變頻器輸出端子(U/T1、V/T2、W/T3),記錄萬用表上的顯示值;然后再把紅色表筆接觸(N),黑色表筆依次接觸(U/T1、V/T2、W/T3),記錄萬用表的顯示值;六次顯示值如果基本平衡,則表明變頻器IGBT逆變模塊無問題,
    反之相應位置的IGBT逆變模塊損壞。檢查現象是:無輸出或報“OCU1”故障。如圖3中(A)所示。
(2)數字萬用表黑色表筆接觸直流母線的正極P(+),紅色表筆依次接觸變頻器輸入端子(R/L1、S/L2、T/L3),記錄萬用表上的顯示值;然后再用數字萬用表紅色表筆接觸(N),黑色表筆依次接觸變頻器輸入端子(R/L1、S/L2、T/L3),記錄萬用表的顯示值;六次顯示值如果基本平衡,則表明變頻器二極管整流或軟啟電阻無問題。
   反之相應位置的整流模塊或軟啟電阻損壞,檢查現象是:無顯示或報欠壓故障,如圖4中(B)所示。
 


5 結語
   本文根據作者的工作經驗,以一品牌變頻器為例,介紹了變頻器的安裝、調試、故障處理、保養與維護等基本事項;期望對業界同仁們在電氣傳動設備技術改造和推進高新技術產品的普及應用工作中能有所參考與借鑒,減少由于低級錯誤而引發重大的經濟損失。
 


參考文獻:
王仁祥.通用變頻器選型、應用與維護.人民郵電出版社.2005年9月
劉美。冾l器應用與維護技術.中國電力出版社.2008年1月
周強.變頻器的故障分析與維修.變頻技術應用.2007第3期
作者簡介:
劉佳暢  男  工程師  主要從事自動化系統與變頻調速器的應用與技術研究工作  現供職于深圳市藍海華騰技術有限公司。


 
 
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