變頻器故障綜合分析與處理方法

1、引言

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，新型大功率電力電子元器件的誕生，集成電路

和微機技術(shù)的應(yīng)用，交流變頻調(diào)速技術(shù)已日趨完善和成熟。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)以調(diào)速范圍寬、動態(tài)響應(yīng)快、調(diào)速精度高、保護功能完善和操作簡單等優(yōu)點，已在冶金、石化、電力、機械、民用電器等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

變頻器在正常使用6-10年后，就進入故障的高發(fā)期，經(jīng)常會出現(xiàn)元器件燒壞、失效、保護功能頻繁動作等故障現(xiàn)象，嚴重影響其正常運行。在長期從事設(shè)備維修工作中，本人遇到過許多不同的變頻器故障，在對其處理過程中，發(fā)現(xiàn)其故障類別有一定的共性和規(guī)律。在實際維修中，只要抓住其特征，掌握故障處理的規(guī)律，就能做好變頻器的維修工作，使變頻器在實際中出現(xiàn)的各種故障得到及時處理和解決，并延長其使用壽命。首先，要根據(jù)變頻器的使用技術(shù)規(guī)范要求，制定完善的日常維護措施和檢修周期，使故障隱患在初期得到解決，尤其是在惡劣環(huán)境條件下使用的變頻器，這項措施更為重要。其次，專業(yè)維修人員必須全面了解其原理、結(jié)構(gòu)和控制方式等常識。此外，還要有豐富的實踐維修經(jīng)驗和扎實的電氣理論知識。

2、變頻器應(yīng)用現(xiàn)狀

在實際設(shè)備維修中，遇到最多的是進口變頻器。如富士、三星、ABB、AB、西門子等廠家。特別是在大、中型企業(yè)舊設(shè)備技術(shù)改造中，應(yīng)用最為廣泛。其原因是由于十多年前國內(nèi)生產(chǎn)變頻器的廠家很少，其產(chǎn)品功能簡單、性能低、質(zhì)量不高。而進口變頻器機型多、技術(shù)成熟、功能齊全、性能優(yōu)越、質(zhì)量高、耐用的特點，并且適合不同設(shè)備拖動需求，故占據(jù)著國內(nèi)變頻器市場的主要部分。在多年的實際使用中，發(fā)現(xiàn)進口變頻器也存在著一個很大的問題，就是國內(nèi)多數(shù)代理商和經(jīng)銷商在推銷進口變頻器時，一般是以國外已開始淘汰的機型為主，由于這類產(chǎn)品的價格不高，國內(nèi)企業(yè)普遍能夠接受。另外，國企在設(shè)備技術(shù)改造中，因改造資金不足、對方案設(shè)計不重視、審批專業(yè)性不強等其它原因，會自然選擇這種機型。故設(shè)備技術(shù)改造完成2-3年后，就出現(xiàn)變頻器維修配件或整機購買不到現(xiàn)象。代理商以這種產(chǎn)品淘汰，又推銷另外一種機型，結(jié)果出現(xiàn)了同一個設(shè)備改造項目，卻采用多種機型控制的情況。如我廠炭素一、二期焙燒4臺多功能天車變頻器改造，分別采用AB公司AC800-01、AC800-02兩種變頻器（2臺是2002年實施的改造；另2臺是2003年完成的）。又如我廠炭素凈化系統(tǒng)4臺200kW的排煙機2001年選用ABB公司ASC600（250kW）機型實施變頻器改造后，運行3年多，就有2臺變頻器因無備件停用（因這種機型淘汰，已不生產(chǎn)，無備件供應(yīng)）。

隨著經(jīng)濟和技術(shù)的迅速發(fā)展和進步，近幾年國內(nèi)眾多廠家在變頻器研制和開發(fā)方面，已開始了大規(guī)模資金和人力的投入。目前國產(chǎn)變頻器在控制技術(shù)和功能上，已取得了顯著的進步和成就。但由于過去的遺留的舊觀念和態(tài)度，人們在實際應(yīng)用中，仍然對國產(chǎn)變頻器的性能和質(zhì)量有較深的懷疑和偏見，故目前制約著國產(chǎn)變頻器推廣和應(yīng)用。但國產(chǎn)變頻器以其低價格，維修方便、配件供應(yīng)及時等優(yōu)點，正在逐漸被國內(nèi)企業(yè)技術(shù)人員認可和接納。

3、變頻器的常見故障及維修對策

目前，大多數(shù)國內(nèi)企業(yè)中，由于維修人員素質(zhì)、能力、實踐經(jīng)驗及設(shè)備管理不到位等原因，在設(shè)備維修工作上，主要采取設(shè)備元部件整體更換的維修工作方式。對于設(shè)備中變頻器維修，也普遍采取整機報廢、更換（或更新）維修方式。故企業(yè)內(nèi)廢舊整機變頻器數(shù)量很多，每年要花費大量資金購置新的變頻器，以維持實際設(shè)備運行需要。另外，由于變頻器在使用中故障頻繁，從維修人員到管理層普遍認為只有進口機型，才有高質(zhì)量、低故障的保障。對變頻器使用環(huán)境、維護不重視，將各類異常故障歸結(jié)于質(zhì)量問題，故出現(xiàn)了設(shè)備完成變頻器技術(shù)改造的幾年后，又提出了新的設(shè)備變頻器技改項目（這種技改其實是變頻器更新工作），使一臺設(shè)備多次實施技改，浪費了大量資金，影響著企業(yè)生產(chǎn)成本降低和效益的提高。

3.1變頻器故障分類

根據(jù)變頻器發(fā)生故障或損壞的特征，一般可分為兩類；一種是在運行中頻繁出現(xiàn)的自動停機現(xiàn)象，并伴隨著一定的故障顯示代碼，其處理措施可根據(jù)隨機說明書上提供的指導(dǎo)方法，進行處理和解決。這類故障一般是由于變頻器運行參數(shù)設(shè)定不合適，或外部工況、條件不滿足變頻器使用要求所產(chǎn)生的一種保護動作現(xiàn)象；另一類是由于使用環(huán)境惡劣，高溫、導(dǎo)電粉塵引起的短路、潮濕引起的絕緣降低或擊穿等突發(fā)故障（嚴重時，會出現(xiàn)打火、爆炸等異常現(xiàn)象）。這類故障發(fā)生后，一般會使變頻器無任何顯示，其處理方法是先對變頻器解體檢查，重點查找損壞件，根據(jù)故障發(fā)生區(qū)，進行清理、測量、更換，然后全面測試，再恢復(fù)系統(tǒng)，空載試運行，觀察觸發(fā)回路輸出側(cè)的波形，當6組波形大小、相位差相等后，再加載運行，達到解決故障的目的。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)對變頻器實際故障發(fā)生次數(shù)和停機時間統(tǒng)計，主電路的故障率占60%以上；運行參數(shù)設(shè)定不當，導(dǎo)致的故障占20%左右；控制電路板出現(xiàn)的故障占15%；操作失誤和外部異常引起的故障占5%。從故障程度和處理困難性統(tǒng)計，此類故障發(fā)生必然造成元器件的損壞和報廢。是變頻器維修費用的主要消耗部分。

（1）整流塊的損壞

變頻器整流橋的損壞也是變頻器的常見故障之一，早期生產(chǎn)的變頻器整流塊均以二極管整流為主，目前部分整流塊采用晶閘管的整流方式（調(diào)壓調(diào)頻型變頻器）。中、大功率普通變頻器整流模塊一般為三相全波整流，承擔著變頻器所有輸出電能的整流，易過熱，也易擊穿，其損壞后一般會出現(xiàn)變頻器不能送電、保險熔斷等現(xiàn)象，三相輸入或輸出端呈低阻值（正常時其阻值達到兆歐以上）或短路。在更換整流塊時，要求其在與散熱片接觸面上均勻地涂上一層傳熱性能良好的硅導(dǎo)熱膏，再緊固螺絲。如果沒有同型號整流塊時，可用同容量的其它類型的整流塊替代，其固定螺絲孔，必須重新鉆孔、攻絲，再安裝、接線。例如，一臺80年代中期西門子生產(chǎn)的變頻器（7.5kVA）整流模塊（橢圓形）擊穿后，因無同類整流塊配件，采用三墾生產(chǎn)的同容量整流塊（矩形）替代后，已運行多年，目前仍然能正常使用。