變頻器故障處理大全變頻器是什么

摘要:本文主要介紹了變頻器的一些常見故障處理和維護方法，并簡述了其故障產(chǎn)生的原因和防治措施。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，新型大功率電力電子元件的誕生，集成電路和微機技術(shù)的應(yīng)用，交流變頻調(diào)速技術(shù)也日趨完善和成熟。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)因其調(diào)速范圍寬、動態(tài)響應(yīng)快、調(diào)速精度高、保護功能完善、操作簡單等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于冶金、石化、電力、機械、民用電器等行業(yè) 。正常使用6-10年后，變頻器將進入故障高發(fā)期，經(jīng)常會出現(xiàn)元器件燒壞、故障、保護功能頻繁動作等故障現(xiàn)象，嚴重影響其正常運行。在長期的設(shè)備維護工作中，我遇到過很多不同的變頻器故障。在和他們打交道的過程中，我發(fā)現(xiàn)他們的故障類別有一定的共性和規(guī)律性。在實際維護中，只要把握其特點，把握故障處理的規(guī)律，就能做好變頻器的維護工作，使變頻器在實際中的各種故障都能得到及時的處理和解決，延長其使用壽命。首先，要根據(jù)變頻器使用技術(shù)規(guī)范的要求，制定完善的日常維護措施和檢修周期，使故障隱患在前期得到解決，特別是對于在惡劣環(huán)境條件下使用的變頻器。這個措施更重要。其次，專業(yè)維修人員必須充分了解其原理、結(jié)構(gòu)、控制方式等常識。此外，還需要有豐富的實際維修經(jīng)驗和扎實的電氣理論知識。
2.變頻器的應(yīng)用現(xiàn)狀
在實際設(shè)備維修中，最常遇到的就是進口變頻器。如富士、三星、ABB、AB、西門子等廠商。特別是在大中型企業(yè)舊設(shè)備的技術(shù)改造中，應(yīng)用廣泛。究其原因，十幾年前的變頻器國內(nèi)廠商很少，產(chǎn)品功能簡單，性能低，質(zhì)量差。而進口變頻器以型號多、技術(shù)成熟、功能齊全、性能優(yōu)越、優(yōu)質(zhì)耐用、適合不同設(shè)備驅(qū)動要求等特點，占據(jù)了國內(nèi)變頻器市場的主體部分。經(jīng)過多年的實際使用，發(fā)現(xiàn)進口變頻器也有一個很大的問題，就是國內(nèi)大部分代理商和經(jīng)銷商在推廣進口變頻器時，一般都以國外早已淘汰的機型為主，而且由于這類產(chǎn)品價格不高，國內(nèi)企業(yè)普遍接受。另外，在設(shè)備的技術(shù)改造中，國企出于其他原因自然會選擇這種模式，比如改造資金不足、不重視方案設(shè)計、缺乏專業(yè)審批等。因此，設(shè)備技術(shù)改造完成后2-3年，可以不購買變頻器維修配件或整機。代理商淘汰了這種產(chǎn)品，推銷另一種型號。結(jié)果，同一個設(shè)備改造項目被多個模型控制。如我廠炭素焙燒一、二期四臺多功能天車變頻器改造，分別采用AB公司的AC800-01、AC800-02兩臺變頻器(兩臺2002年改造；另外兩個是2003年完成的) 。再如，我廠碳凈化系統(tǒng)的四臺200kW排煙風機， 2001年采用ABB公司的ASC600(250kW)型號進行變頻改造，運行三年多后，兩臺變頻器因無備件停止使用(因該型號被淘汰，不再生產(chǎn) ，無備件供應(yīng)) 。隨著經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展和進步，近年來國內(nèi)很多廠商開始投入大規(guī)模的資金和人力進行變頻器的研發(fā) 。目前，國產(chǎn)變頻器在控制技術(shù)和功能方面取得了顯著的進步和成就。然而，由于過去遺留下來的舊觀念和舊態(tài)度，人們對國產(chǎn)變頻器在實際應(yīng)用中的性能和質(zhì)量仍有很深的懷疑和偏見，目前制約了國產(chǎn)變頻器的推廣和應(yīng)用。而國產(chǎn)變頻器以其價格低廉、維修方便、配件供應(yīng)及時等優(yōu)勢，逐漸被國內(nèi)企業(yè)技術(shù)人員認可和接受。3.變頻器常見故障及維護對策
目前國內(nèi)大部分企業(yè) ，由于維修人員素質(zhì)、能力、實踐經(jīng)驗和設(shè)備管理的不足，設(shè)備維修主要采用設(shè)備部件整體更換。對于設(shè)備中的變頻器的維修，整機報廢、更換(或更新)也是常有的事。因此，企業(yè)中存在大量的廢舊變頻器，每年購買新的變頻器需要花費大量的資金來維持實際的設(shè)備運行需要。另外，由于使用中的變頻器故障頻發(fā) ，從維修人員到管理層普遍認為只有進口機型才能保證高質(zhì)量低故障。不太注意變頻器的使用環(huán)境和維護保養(yǎng) ，把各種異常故障歸結(jié)為質(zhì)量問題。因此，在變頻器技術(shù)改造完成幾年后，又提出了新的變頻器技術(shù)改造項目(這個技術(shù)改造實際上是變頻器的更新) ，使得一臺設(shè)備多次實施技術(shù)改造，浪費了大量資金，影響了企業(yè)生產(chǎn)成本的降低和效益的提高。
3.1變頻器故障分類
根據(jù)變頻器故障或損壞的特點，一般可分為兩類；
一種是運行中經(jīng)常出現(xiàn)的自動停機現(xiàn)象，并伴有一定的故障顯示碼，其處理措施可以按照隨機說明書中提供的指導(dǎo)方法進行處理和解決。這種故障一般是由于變頻器運行參數(shù)設(shè)置不當或外部工作條件和條件不符合變頻器運行要求而引起的一種保護動作現(xiàn)象。
另一類是突發(fā)故障，如高溫和導(dǎo)電粉塵引起的短路、濕度引起的絕緣降低或擊穿(嚴重時可能出現(xiàn)著火、爆炸等異常現(xiàn)象) 。這種故障發(fā)生后，變頻器一般會顯示無顯示。處理方法是先檢查變頻器的解體情況，重點查找損壞部件，根據(jù)故障區(qū)域進行清理、測量、更換，然后進行全面測試，再恢復(fù)系統(tǒng) ，空加載試運行，觀察觸發(fā)電路輸出側(cè)的波形，待六組波形大小相等、相位差相等后再加載運行，從而解決故障。本文主要闡述第二類故障的分析和處理方法。
主電路故障
根據(jù)變頻器實際故障頻率和停機時間統(tǒng)計，主電路故障率占60%以上。操作參數(shù)設(shè)置不當導(dǎo)致約20%的故障；控制電路板故障占15%；操作失誤和外部異常導(dǎo)致的故障占5% 。根據(jù)故障程度和處理難度的統(tǒng)計，這種故障必然會導(dǎo)致元器件的損壞和報廢。它是變頻器維護成本的主要消耗部分。
(1)整流塊損壞也是變頻器的常見故障之一。早期生產(chǎn)的變頻器的整流塊主要是二極管整流器。目前部分整流塊采用晶閘管整流器(調(diào)壓調(diào)頻變頻器) 。中大功率普通變頻器的整流模塊一般是三相全波整流器，負責對變頻器的所有輸出功率進行整流，容易出現(xiàn)過熱和擊穿。其損壞后變頻器不能送電或熔斷，三相輸入或輸出端子阻值低(正常情況下其阻值在兆歐以上)或短路。更換整流塊時，要求在與熱沉的接觸面上均勻涂上一層導(dǎo)熱性能良好的硅導(dǎo)熱膏，然后擰緊螺絲。如果沒有同類型的整流塊，可以用同容量的其他類型的整流塊代替。固定螺絲孔必須重新鉆孔、攻絲、重新安裝和接線。例如，西門子在20世紀80年代中期制造的一個7.5kVA整流模塊(oval)出現(xiàn)故障后，由于沒有類似的整流塊配件，被Sanken制造的同容量整流塊(矩形)取代，運行多年，目前仍能正常使用。
(2)充電電阻容易損壞，導(dǎo)致逆變器充電電阻損壞。一般主電路接觸器吸合不好，會因流過時間過長而燒壞；或者充電電流過大燒壞電阻；或者重負載啟動時，主電路上電，同時接通運行信號，使充電電阻既通過充電電流，又通過負載逆變電流，容易燒壞。其破損的特征一般表現(xiàn)為燒壞、外殼發(fā)黑、爆裂等破損痕跡。也可以根據(jù)萬用表測得的電阻來判斷(不同容量的機器電阻不同，可以參考同型號的電阻來確定) 。
(3)逆變器模塊燒壞。
中小變頻器一般使用三組IGTR(大功率晶體管模塊)；大容量機型都是多組IGTR并聯(lián)使用，所以在測量檢查時要逐個測試。IGTR的損壞也會導(dǎo)致逆變器OC( pA或pd或pn)的保護功能動作。逆變模塊損壞的原因有很多:比如輸出負載短路；負載過大，大電流會持續(xù)運行；負載波動大，導(dǎo)致浪涌電流過大；風扇冷卻效果差；導(dǎo)致模塊溫度過高，出現(xiàn)模塊燒壞、性能不佳、參數(shù)變化等問題，導(dǎo)致變頻器輸出異常。
比如一臺FRN22G11S-4CX變頻器，輸出電壓三相相差106V ，拆開在線檢查逆變模塊(6MBP100RS-120)外觀，沒有發(fā)現(xiàn)異常，六個驅(qū)動電路測量也沒有發(fā)現(xiàn)故障。拆下逆變模塊后，發(fā)現(xiàn)其中一組模塊無法正常導(dǎo)通，模塊參數(shù)變化較大(與另外兩組相比) 。更換后通電運行正常。再如MF-30K-380變頻器在啟動時出現(xiàn)DC電路過壓跳閘故障。該逆變器不會在每次啟動時因電壓過高而跳閘。檢查中發(fā)現(xiàn) ，逆變器上電后(控制面板上沒有上電顯示信號) ，測得的DC回路電壓達到500V V以上，因為該型號逆變器的DC回路正極串聯(lián)了一個SK-25接觸器。有合閘信號時，在預(yù)充電過程后拉入，所以深圳生活網(wǎng)懷疑預(yù)充電電路性能差，斷開預(yù)充電電路，情況依舊。用電容計檢查濾波電容，發(fā)現(xiàn)有故障。更換電容器后，變頻器工作正常。
輔助控制電路故障
逆變器驅(qū)動電路、保護信號檢測與處理電路、脈沖產(chǎn)生與信號處理電路等控制電路稱為輔助電路。輔助電路故障后，故障原因更加復(fù)雜。除了固化程序丟失或集成塊損壞(這種故障處理方法只能采用整塊更換控制板或集成塊更換) ，其他故障都比較容易判斷和處理。(1)驅(qū)動深圳生活網(wǎng)動態(tài)電路故障
驅(qū)動電路用于驅(qū)動逆變器IGTR ，也容易出現(xiàn)故障。一般有明顯的損壞痕跡，如器件(電容、電阻、三極管、印制板等)異常現(xiàn)象。)爆裂、變色、斷線等。，但驅(qū)動電路不會完全損壞。加工方法一般是根據(jù)原理圖，一步一步對每組驅(qū)動電路進行逆向檢查、測量、代入、比較。或者用另一塊正品(新)的驅(qū)動板檢查，一步步找到故障點。故障排除步驟:首先，清洗整個電路板。如果發(fā)現(xiàn)印刷電路斷路，則修復(fù)線路；找出損壞的設(shè)備并更換；根據(jù)作者的實踐經(jīng)驗分析，可疑成分是通過測量、比較、替代來判斷的，有些成分需要離線測量。驅(qū)動電路修好后，要用示波器觀察每組驅(qū)動電路信號的輸出波形。如果三相脈沖大小和相位不相等，說明驅(qū)動電路還有一些異常(更換的元件參數(shù)不匹配，也會造成這種現(xiàn)象) ，要重復(fù)檢查處理。大功率晶體管驅(qū)動電路的損壞也是過流保護功能動作的原因之一。驅(qū)動電路損壞最常見的現(xiàn)象是缺相，三相輸出電壓不相等，三相電流不平衡。
(2)開關(guān)電源損壞開關(guān)電源損壞的一個比較明顯的特點是變頻器上電后沒有顯示。如富士G5S變頻器采用兩級開關(guān)電源，其原理是主DC回路的DC電壓從500V以上降低到300V左右，再由第一級開關(guān)降壓，電源輸出5V、24V等多路電源。開關(guān)電源常見的損壞有開關(guān)管擊穿、脈沖變壓器燒毀、二次輸出整流二極管損壞。濾波電容使用時間過長，導(dǎo)致電容特性改變(容量減小或漏電流變大) ，穩(wěn)壓能力下降，也容易造成開關(guān)電源損壞。富士G9S采用開關(guān)電源專用波形產(chǎn)生芯片，經(jīng)常因主電路電壓過高而損壞。因為市面上很少有這種芯片，所以損壞很難修復(fù) 。另外，變頻器上電后沒有顯示，也是比較常見的故障之一。這些故障大多是深圳生活網(wǎng)開關(guān)電源損壞造成的。比如MF系列變頻器的開關(guān)電源采用常見的反激式開關(guān)電源控制方式，開關(guān)電源輸出級電路短路也會造成開關(guān)電源損壞，導(dǎo)致變頻器無顯示。
(3)電路故障的反饋與檢測在使用變頻器的過程中，經(jīng)常會遇到變頻器無輸出的情況。驅(qū)動電路損壞和逆變器模塊損壞可能導(dǎo)致逆變器無輸出，輸出反饋電路故障也可能導(dǎo)致此類故障。實際中有時逆變器有輸出頻率但無輸出電壓(實際輸出電壓很小，可以認為是無輸出) 。這時候就要考慮是不是反饋電路故障造成的了。反饋電路中用來降壓的反饋電阻是容易失效的元件之一。檢測電路損壞也是變頻器顯示OC( pA或pd或pn)保護功能的原因。由于溫濕度等環(huán)境因素的影響，用于電流檢測的霍爾傳感器的工作點容易發(fā)生漂移，導(dǎo)致OC報警。
簡而言之，變頻器的常見故障有過流、過壓、欠壓、過熱保護，都有相應(yīng)的故障代碼。不同型號有不同的代碼，代碼的含義可參考隨機說明書，參照處理措施解決。過電流經(jīng)常是由于GTR(或IGBT)功率模塊損壞造成的。更換電源模塊時，應(yīng)先檢查驅(qū)動電路的工作狀態(tài) ，以避免GTR(或IGBT)電源模塊因驅(qū)動電路損壞而重復(fù)損壞。欠壓的主要原因是快速熔斷器或整流模塊損壞，電壓檢測電路損壞。電壓檢測采樣信號直接從主DC電路采樣，經(jīng)高阻電阻降壓，經(jīng)光耦隔離后送到CPU處理，通過高低電平判斷是欠壓還是過壓。過熱關(guān)機大多是冷卻風扇散熱不足造成的。比如我廠鋁電解車間，環(huán)境惡劣，高粉塵，高溫(夏季車間上部溫度高達56℃) ，高鋁粉塵和氟化氫的腐蝕性氣體使多功能天車變頻器內(nèi)的電路板容易積灰，風扇卡死，電子器件老化迅速， GTR(或IGBT模塊過熱燒壞所以經(jīng)常會出現(xiàn)過熱保護，尤其是在夏季，這種現(xiàn)象更為頻繁，模塊燒壞率很高，即使是進口機型(比如西門子)為了解決這個問題，我們最初也是通過增加天車上使用的變頻器的容量來降低變頻器的故障率和報廢率，但是效果并不理想。
4.減少變頻器故障延長使用壽命的措施根據(jù)實驗，環(huán)境溫度每升高10℃ ，變頻器的使用壽命就會減少一半。因此，在日常使用中，應(yīng)根據(jù)變頻器的實際使用環(huán)境和負載特性，制定合理的維護周期和制度。在每一個使用周期后，都要對變頻器進行一次檢修、檢查和測量，以便將隱患發(fā)現(xiàn)并處理在初始階段。
4.1做好維護工作。
(1)定期(根據(jù)實際環(huán)境確定周期間隔長度)對變頻器進行全面的檢查和維護，必要時對控制柜內(nèi)的整流模塊、逆變模塊和電路板進行拆卸、檢查、測量、除塵和緊固。由于變頻器的下進氣口和上出氣口經(jīng)常被積塵或積塵過多堵塞，散熱較大，需要較大的通風量，所以在運行一定時間后，其電路板上有積塵(由于靜電) ，應(yīng)進行清潔和檢查。
(2)維修后的電路板、母線等。，應(yīng)進行必要的防腐處理，并涂絕緣漆。帶有局部放電和電弧的母線應(yīng)去毛刺并絕緣。對于絕緣擊穿的絕緣柱，清除碳化或更換。
(3)檢查并擰緊所有端子，防止因松動而導(dǎo)致嚴重發(fā)熱。
(4)對輸入(包括輸出)端子、整流模塊、逆變模塊、DC電容器、快熔裝置等進行全面檢查和參數(shù)測量。，并及時更換那些燒壞或參數(shù)變化較大的設(shè)備。
(5)經(jīng)常仔細檢查變頻器中風扇的旋轉(zhuǎn)狀態(tài) 。停電后，用手轉(zhuǎn)動葉片，觀察軸承是否卡死，必要時更換。
(6)仔細檢查控制電路板上的電子元件，檢查并處理脫焊、變色、鼓包、開裂、斷線(印刷電路板)等異常現(xiàn)象。如有必要，可從電路板上測量、檢查或更換外觀異常的部件。(7)由于逆變器的電子元件設(shè)計有老化導(dǎo)致容量下降的問題，所以維修時不必立即更換容量下降小的電容。實際中，電容容量的降低與變頻器的運行環(huán)境、負載大小、工作制度等條件有直接關(guān)系。惡劣的環(huán)境、較大的負載、頻繁的開關(guān)機等運行條件會加速DC主電容的老化。另外，在定期維護時，要詳細檢查主DC電路電容器是否有泄漏，外殼是否膨脹、起泡、變形，安全閥是否打開，并測試電容、泄漏電流(大泄漏電流會使電容器過熱，導(dǎo)致安全閥開啟，甚至電容器爆炸)、耐壓等。容量降低30%以上、泄漏電流超過70mA、耐壓低于650V的電容器應(yīng)及時更換。對于新的電容器或長期不用的電容器，在更換前應(yīng)進行性能測試。
(8)對于整流塊、逆變GTR(或IGBT)等大電流器件，應(yīng)使用萬用表、電橋等儀器和工具進行檢測和耐壓試驗，測量正向和反向電阻值，并做好表格記錄。參數(shù)差異大的模塊要更換。
(9)檢查主接觸器和其他輔助繼電器，仔細觀察各接觸器的動、靜觸頭是否有飛弧、毛刺或表面氧化、凹凸不平。如果發(fā)現(xiàn)此類問題，應(yīng)更換相應(yīng)的動、靜觸頭，以確保其接觸的安全性和可靠性。
(10)經(jīng)常檢查電源電壓的波動程度。改善變頻器的使用環(huán)境和負載波動，避免大電流對變頻器的沖擊。
【變頻器故障處理大全變頻器是什么】在變頻器的應(yīng)用中，只有滿足其設(shè)計要求和正常使用的各種條件，才能長期安全穩(wěn)定地運行。如果是在惡劣的工作環(huán)境下使用，就要多注意變頻器的日常維護和維修，改善變頻器的使用環(huán)境和負載波動大的現(xiàn)象。只有這樣，變頻器才能可靠、穩(wěn)定、安全地發(fā)揮其各項性能，達到調(diào)速、節(jié)約電能、降低維護成本的目的。

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