变频器常见故障分析及维修对策

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date变频器常见故障分析及维修对策变频器常见故障及维修变频器在我厂水泵上的应用邓 涛唐山三友化工股份公司 电仪车间摘要 本文从实际出发，结合在实际应用中遇到的问题，介绍和分析了变频器在水泵应用上常见的几种故障现象以及解决方法，并分析变频器在水泵上节能效果，对于电气技术人员及时判断、处理水泵变频器运行中出现的故障和水泵电机节能计算上有所帮助。关键词 水泵负载 变频器 故障跳车 节能降耗 引言 水泵在我厂属于较普遍的负载，水泵负载的大小通常以所输送的液体流量为控制参数，通常以阀门控制和转速控制来调节水泵负载的大小。1水泵的作用水泵通常用来提升液体、输送液体或使液体增加压力 , 即把原动机的机械能变为液体能量从而达到抽送液体目的。衡量水泵性能的技术参数有流量、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等；根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量；叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。2变频器水泵负载常见的故障及处理方法电机的最大功率必须满足负载下的机械功率和转矩，对于不同的负载，最大值并非时时刻刻都发生，负载的变化是非线性的，而电机的输出功率却是恒定的，这就意味着在非最大负载时电机输出了相当一部分多余功率，电能也就白白浪费掉了。水泵类就是较典型的例子水泵的负载性质是平方递减转矩型,有下列关系:水泵的流量Q与转速n成正比;扬程H与转速n的三次方成正比;电动机的转速n与电源频率F成正比.因此改变电动机电源频率,可改变电机即水泵的转速,从而达到调节给水流量和水泵的扬程的目的。由于水泵中液体流量是不停变化的，所以变频器故障多为一下几种。2.1 电源故障对于电源故障，包括电源接触器故障，输入、输出缺相，外部设备故障。维修时应检查外部控制回路及各个元器件以及变频器输入、输出配线，输入电压和电机电缆等。2.2直流过电压 直流过电压多出现在变频器减速的过程中，当水泵负载惯性较大，变频器虽已“减速”，但水泵电机由于负载的较大惯性而继续运转，此时电机处于发电状态，它将向变频器回馈电能，并向电容器充电，造成变频器直流电压过高，变频器跳车。解决方法：首先查看变频器的参数表，如果减速时间过短，则延长减速时间，看实际运行效果如何；如果在某一时间段还经常出现直流过电压现象，则考虑使用外部制动单元，进行能耗制动，效果明显，但需增加费用。2.3运行过电流变频器加减速过电流，恒速运行过电流。这种情况往往由于加减速设定的时间太短，变频器功率太小，电源电压低以及负载异常引起。处理时应检查具体参数设定及所拖动负载是否正常。2.4模块保护由于异常情况的发生可能引起变频器内部保护动作。包括：瞬间过流、输出侧短路或接地，由于风道堵塞或散热风机损坏，致使功率模块散热器过热、整流桥散热器过热等原因造成温度过高，插件松动，控制板异常等情况。可根据不同变频器的具体情况做出更换或修复等相应处理。2.5 电机过载 过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。2.6 漏电流漏电流流过变频器输入输出侧的线间电容及电机对地电容，它的大小取决于分布电容和载波频率。漏电流包括对地漏电流和线间漏电流。2.6.1 对地漏电流漏电流不仅会流入变频器系统，而且可能通过地线流入其他设备，这些漏电流可能使漏电断路器、继电器或其他设备误动作。变频器载波频率越高、漏电流越大；电机电缆越长、漏电流也越大。抑制措施：在设置参数时，降低载波频率，但电机噪声会增加；电机电缆尽可能短。2.6.2 线间漏电流流过变频器输出侧电缆间分布电容的漏电流，其高次谐波可能使外部热继电器误动作，特别是小容量（7.5KW以下）变频器，其配线很长时（50米以上）漏电流相对增加，易使外部热继电器误动作。抑制措施：降低载波频率，但电机噪音会增大；在输出侧安装电抗器，为了可靠保护电机，建议使用变频器本身的电子热继电器。3. 变频器起动后水泵不转 电机不能转动应该从三个方面入手：首先应检查变频器外部，包括供电电源、控制回路、运转指令、连接引线电缆、电机等是否出现问题，确保外部正常为变频器提供电源以及外部控制回路完整。其次就是变频内部故障，和给定信号问题。3.1 变频器外部故障 变频器外部故障又可分为以下几部分3.1.1 电源回路问题电源电压低，或是电源接触器故障造成断相缺相导，致变频器不能正常工作。有些情况下由于供电的质量原因或其它异常情况下，造成的电网的电源电压降低引起变频器不能正常运行。另外，供电回路故障也是变频器不能正常运行的只要原因。例如电源接触器不能正常启动、缺相、断相、触电接触不良等。由于控制回路情况各异，具体情况应作相应的处理。3.1.2 运转指令问题运转指令接线端子松动或接触不良是引起变频器不能正常启动的一种常见故障，及时发现和处理会很快得到解决。还有一种情况就是：艾默生EV2000和西门子MICROMASTER 440两种系列的变频器，这两种变频器有些特殊，就是变频器上电的时候运转指令不能同时给，同时给就会造成变频器不运行，误认为变频器故障。在这里做出特殊说明。以免新用户会造成不必要的麻烦和担忧。造成这种现象的原因是变频器生产厂家在设计中加强了保护，在直流回路电容器组充电未达到70%时，即使运转指令给上，变频器也不会运行，这样可以有效避免电容器组在充电不完全的情况下运行引起直流过电压，造成电容器组、IGBT或电路板损坏。我公司在使用这两种变频器操作上形成了两种固定的模式，下面就对着两种方法进行简单的说明：一种就是在控制回路上加装一个时间继电器，动作时间定为5S。主接触器吸合变频器上电的同时，时间继得电，经过5秒钟后时间继电器动作，运转指令通过时间继电器延时闭合接点给上，变频器开始运行。另一种方法就是改造主回路，将电源交流接触器去掉，直接用空气开关向变频器送电，然后用一中间继电器的常开点提供运转指令，也就是说在变频器送电后，再控制中间继电器吸合给出运转指令，变频器开始运行。此种方法适用于频繁开停车的场合，目前两种方法在我公司应用的效果都比较不错。3.2 变频器内部故障当判定为变频器内部故障后，可以大致从两个方面确定具体故障部位，一是控制回路的电路板；二是电气主回路，如整流模块、逆变模块等。在内部故障中，以整流模块、逆变模块故障率居高。下面就简单介绍一下整流模块和逆变模块的简单实用的故障判别方法。3.2.1整流模块检查整流模块损坏一般是由于电网电压或内部短路引起。在排除内部短路情况下，更换整流桥。在现场处理故障时，应重点检查用户电网情况，如电网电压，有无电焊机等对电网有污染的设备等。检查方法：找到变频器内部直流电源的P端和N端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接到P，黑表棒分别依到R、S、T，应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡。相反将黑表棒接到P端，红表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端，重复以上步骤，都应得到相同结果。如果有以下结果，可以判定电路已出现异常，A.阻值三相不平衡，可以说明整流桥故障。B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。3.2.2 逆变模块检查 逆变模块损坏一般是由于电机或电缆损坏及驱动电路故障引起。检查方法：将红表棒接到P端,黑表棒分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒接到N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块故障。在修复驱动电路之后，测驱动波形良好状态下，更换模块。在现场服务中更换驱动板之后，还必须注意检查马达及连接电缆。在确定无任何故障下，运行变频器。3.3 频率给定 无论哪种变频器都可以通过面板设定和预置频率，也可以通过外部端子给定来进行频率调节。无论哪种方法没有给定信号变频器就没有频率输出，所拖动的设备就不能运转。错误的给定信号将会引起变频器所拖动的电机不会按照预期的频率运行。案例：一次艾默生EV2000变频器调试中，我们通过端子12mA给定信号时，正常情况下应该有25HZ频率输出，但变频器输出的频率为47HZ，这在控制中是不允许的。原因分析：我公司是通过CCI 420mA的模拟给定的输入方式， 在艾默生变频器中，这种给定方式既可以采用DC010V输入，也可以采用DC420mA输入。但CN10跳线必须不同的根据选择方式，进行相应的调整。相互对应，才能使变频器正常运行。跳线的位置不对应必然产生错误的给定信号，导致错误的频率输出。知道了这一点，所出现的问题，就迎刃而解了。顺便多说一句，AO1、AO2的输出端，根据不同的选择方式的需要，跳线也要做出相应的调整。4. 变频器水泵节能估算水泵在改用变频调速前，要根据实际工况首先取得设备运行的技术参数，进行改造前的一些必要的技术论证，计算是其中最为重要的一个环节，而节能估算又是论证计算中关系到用户是否体现经济效益的重要环节。在节能方面的计算是无法非常精确的，这是由于实际工况中有许多无法精确预算的影响因素存在。因此，只能称其为“节能估算”。 节能是指能量形式相互转换过程。包括能量转换为功的过程中，努力减少多余的能量消耗，即所谓“所费多于所当费，或所得少于所可得”的那部分能耗，而“当费”与“可得”的那部分是不能被节约的。对于电力产生的消费来说，“可得”是指发电机应得到的发电效果，“当费”是指用电器（包括电动机）做功的耗效果。这“少得”与“多费”的部分能源，恰是我们有可能节约，并有所作为的。 水泵节电量 W1=P*h*1-(f/50)3 W1为电量，P为电机功率，f为加变频后的运行频率，h为运行时间 阀门开度时的耗电量： W2=P*(1-)*h W2为电量，P为电机功率，为阀门开度，h为运行时间 节电量W=W1-W2例如：90KW电机加变频后运行频率为30HZ，阀门开度为70% W1=90*365*24*1-（30/50）3=618105KWh W2=90*(1-70%)*365*24=236520 KWh 节电量W=W1-W2=618105-236520=381585 KWh 每度电0.5元，一年可节约电费381585*0.5=192792元参考文献1、EV2000、TD2000系列通用变频器用户手册2、韩安荣 通用变频器及其应用 机械工业出版社 2006年1月3、王占奎等编 变频调速应用百例 科学出版社 1999 年4、许振茂森兰变频调速器在风机水泵中的节能应用】自动化博览，增刊（变频应用专集）5、许振茂变频调速器的节能应用与计算自动化博览，增刊（变频应用专集）-