變頻器調(diào)試與保養(yǎng)之秘密
發(fā)布時間:2019-08-02 15:43:31來源:
進入21世紀(jì)來,隨著國內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)的不斷成熟和提高,變頻器由于調(diào)速范圍寬、精度高、穩(wěn)定性高、電機調(diào)速特性硬、節(jié)能效果顯著等特點,已取代了傳統(tǒng)的直流調(diào)速及液力耦合、液阻和電磁等調(diào)速成設(shè)備,廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)。其中變頻器的安裝、調(diào)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(jié)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(tǒng)的安裝與調(diào)試、故障分析與處理、保養(yǎng)與維護等積累的經(jīng)驗與同行分享。
2 變頻器的調(diào)試及注意事項
2.1調(diào)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(shù)碼管監(jiān)視器、發(fā)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(fù)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(zhuǎn)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(diào)試前,現(xiàn)場人員首先要結(jié)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(diào)試前首先要認(rèn)真閱讀產(chǎn)品技術(shù)手冊,特別要看是否有新的內(nèi)容增加和注意事項;
① 對照技術(shù)手冊,檢查它的輸入、輸出端是否符合技術(shù)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(shù)手冊規(guī)定的那樣正確連接;
(3)通電檢查與調(diào)試
變頻器在斷電檢查無誤的基礎(chǔ)上,確立變頻器通電檢查和調(diào)試的內(nèi)容、步驟。應(yīng)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(fù)載試運行
④ 與上位機聯(lián)機統(tǒng)調(diào)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(yīng)平衡(370V~420V);測量直流母線電壓應(yīng)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(fù)載試運行
(1)設(shè)置電機的極數(shù)、額定功率、額定轉(zhuǎn)速、額定電流,要綜合考慮變頻器的工作電流;
(2)選擇參數(shù)自整定功能的執(zhí)行方式:
① 靜止參數(shù)自整定,在電機不能脫開負(fù)載的情況下進行參數(shù)自整定。
② 旋轉(zhuǎn)參數(shù)自整定,在電機可脫開負(fù)載的情況下進行參數(shù)自整定。
注:啟動參數(shù)自整定時,請確保電機處于靜止?fàn)顟B(tài),自整定過程中若出現(xiàn)過流過壓故障,可適當(dāng)延長加減速時間。
(3)設(shè)定變頻器的上限輸出頻率、下限輸出頻率、基頻、設(shè)置轉(zhuǎn)矩特性;
(4)將變頻器設(shè)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(zhuǎn),是否能正常地啟動、停止;
(5)熟悉變頻器發(fā)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(shè)定值,需要時可以進行修改。
2.4系統(tǒng)調(diào)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(xiàn)象。如果有現(xiàn)象,相應(yīng)的改變預(yù)定參數(shù)后再運行;
(2)如果啟動、停止電機過程中變頻器出現(xiàn)過流保護動作,應(yīng)重新設(shè)定加速、減速時間。電機在加、減速時的加速度取決于加速轉(zhuǎn)矩,而變頻器在啟、制動過程中的頻率變化率是用戶設(shè)定的。若電機轉(zhuǎn)動慣量或電機負(fù)載變化,按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時,有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠,從而造成電機失速,即電機轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào),從而造成過電流或過電壓。因此,需要根據(jù)電機轉(zhuǎn)動慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時間,使變頻器的頻率變化率能與電機轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。
檢查此項設(shè)定是否合理的方法是先按經(jīng)驗選定加、減速時間進行設(shè)定,若在啟動過程中出現(xiàn)過流,則可適當(dāng)延長加速時間;若在制動過程中出現(xiàn)過流,則適當(dāng)延長減速時間。另一方面,加、減速時間不宜設(shè)定太長,時間太長將影響生產(chǎn)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(nèi)仍然保護,應(yīng)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(fù)載慣性較大時,應(yīng)該采用更長的啟動停止時間,并且根據(jù)其負(fù)載特性設(shè)置運行曲線類型。
(4)如果變頻器仍然存在運行故障,應(yīng)嘗試增大電流限定的保護值,但是不能取消保護,應(yīng)留有至少5%-10%的保護余量,此功能對速度或負(fù)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(yù)設(shè)速度,可能有兩種情況:
① 系統(tǒng)發(fā)生機電共振,可以從電機運轉(zhuǎn)的聲音進行判斷。采用設(shè)置頻率跳躍值的方法,可以避開共振點。一般變頻器能設(shè)定三級跳躍點。V/f控制的變頻器驅(qū)動異步電機時,在某些頻率段,電機的電流、轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩,嚴(yán)重時系統(tǒng)無法運行,甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護使得電機不能正常啟動,在電機輕載或轉(zhuǎn)動慣量較小時更為嚴(yán)重。普通變頻器均備有頻率跨跳功能,用戶可以根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點,在V/f曲線上設(shè)置跨跳點及跨跳寬度。當(dāng)電機加速時可以自動跳過這些頻率段,保證系統(tǒng)能夠正常運行。
② 電機的轉(zhuǎn)矩輸出能力不夠,不同品牌的變頻器出廠參數(shù)設(shè)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(tǒng)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(zhuǎn)矩提升值。如果達不到,可用手動轉(zhuǎn)矩提升功能,不要設(shè)定過大,電機這時的溫升會增加。如果仍然不行,應(yīng)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(zhuǎn)矩輸出能力。對于風(fēng)機和泵類負(fù)載,應(yīng)減少轉(zhuǎn)矩的曲線值。
2.5變頻器與上位機進行系統(tǒng)調(diào)試
在自動化系統(tǒng)中,變頻器與上位機串行通訊的應(yīng)用越來越廣泛,通過與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的連接,可以實現(xiàn):
① 變頻器控制參數(shù)的調(diào)整。
② 變頻器的控制及監(jiān)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(yán)格的要求,需要變頻器與上位機控制系統(tǒng)、PLC控制器、文本顯示器人機界面和觸摸屏人機界面等設(shè)備實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)交換,以保證控制系統(tǒng)功能的完整。注意事項如下:
(1)在手動的基本設(shè)定完成后,如果系統(tǒng)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(jù)上位機系統(tǒng)的需要,調(diào)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(yīng)速度。如果需要另外的監(jiān)視表頭,應(yīng)選擇模擬輸出的監(jiān)視量,并調(diào)整變頻器輸出監(jiān)視量端子的量程。
(2)變頻器與上位機聯(lián)機調(diào)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(zhí)行或不接收指令;
②上位機給出控制信號后,變頻器能執(zhí)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(yīng)考慮外加24V直流繼電器,輸出一個開關(guān)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(xié)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(diào)試過程。系統(tǒng)能否安全可靠運行,變頻器及帶載的整個安裝調(diào)試過程十分重要。這里要特別提醒的是,首先要認(rèn)真閱讀產(chǎn)品技術(shù)手冊,對照手冊一一檢查變頻器的硬結(jié)構(gòu),掌握其特點,然后按以上建議的步驟,分步調(diào)試。
3 變頻器的保養(yǎng)和維護
由于變頻器使用環(huán)境的變化,如溫度、濕度、煙霧等的影響,以及變頻器內(nèi)部元器件的老化等因素,可能會導(dǎo)致變頻器發(fā)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(fā)生率,延長變頻器使用壽命,需要對變頻器進行定期保養(yǎng)與維護。
3.1 日常維護
系統(tǒng)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(fā)熱無異常,無燒焦氣味;
(3)工作環(huán)境溫度是否良好;
(4)負(fù)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(nèi)。
(6)變頻器的輸出電流、輸出電壓在額定值范圍內(nèi),(允許電流短時過載)。
(7)變頻器的冷卻風(fēng)扇是否正常運轉(zhuǎn),無污垢、棉絮堵塞風(fēng)道。
3.2 定期維護
變頻器要定期檢查和保養(yǎng)。變頻器檢查時,一定要切斷電源,待監(jiān)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(jù)經(jīng)驗,需定期檢查的項目、內(nèi)容和對策如下表1所示。
檢查項目
檢查內(nèi)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(fēng)扇
是否有異常聲音、異常振動
更換冷卻風(fēng)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(jīng)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(yīng)嚴(yán)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(xiàn)場技術(shù)人員參考。
表2 變頻器的故障內(nèi)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(huán)境溫度過高
#變頻器通風(fēng)不良
#冷卻風(fēng)扇故障
#溫度檢測電路故障
#檢查變頻器的運行環(huán)境
#改善通風(fēng)環(huán)境
#更換冷卻風(fēng)扇
#尋求技術(shù)支持
E.OH2
散熱器過熱保護2
12
E.OUT
外設(shè)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(nèi)部插接件松動
#上電緩沖電路異常
#尋求技術(shù)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(fù)載轉(zhuǎn)動慣量過大
#輸入電壓異常
#電網(wǎng)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(wǎng)電壓
#將電壓降到規(guī)格范圍內(nèi)
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(cè)有短路現(xiàn)象
#變頻器內(nèi)部插件松動
#外部干擾信號
#檢測電動機絕緣
#檢查變頻器內(nèi)部插件
#尋求技術(shù)支持
E.OC1
加速中過流
1
#機器輸出側(cè)短路
#負(fù)載太重,加速時間太短
#轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定值太大
#啟動頻率設(shè)置過高
#變頻器功率選型偏小
#電機參數(shù)設(shè)置不正常
#檢測電動機絕緣
#延長加速時間
#減小轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定值
#參看參數(shù)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(zhuǎn)或負(fù)載太重
#轉(zhuǎn)矩提升太大
#長時間負(fù)載過重
#變頻器功率選型偏小
#延長加減速時間
#檢查負(fù)載是正常
#減小轉(zhuǎn)矩提升設(shè)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(shù)支持
E.PCU
干擾保護
7
??刂瓢迨艿礁蓴_
#控制板已損壞
?;謴?fù)出廠參數(shù)
#尋求技術(shù)支持
E.OLF
輸出缺相異常
23
#變頻器輸出側(cè)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(cè)接線情況,排除漏接、斷線
#斷電檢查變頻器輸出側(cè)與直流側(cè)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(shù)人員可憑借數(shù)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(tài)判斷,實際判斷以帶電機測試為準(zhǔn),但可為現(xiàn)場簡易判斷提供參考。
首先把數(shù)字萬用表打到“二級管”檔,然后通過數(shù)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(shù)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(yīng)位置的IGBT逆變模塊損壞。檢查現(xiàn)象是:無輸出或報“OCU1”故障。如圖3中(A)所示。
(2)數(shù)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(shù)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(yīng)位置的整流模塊或軟啟電阻損壞,檢查現(xiàn)象是:無顯示或報欠壓故障,如圖4中(B)所示。
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