谈炼钢厂中变频器设备的检修

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【摘 要】变频器是较理想的交流传动设备，已被广泛应用于各个领域，在炼钢厂中变频器也得到了广泛应用。本文主要阐述了变频器的工作原理，介绍了变频器常见故障、诊断方法及维修步骤等。
【关键词】炼钢；变频器；设备；检修
一、变频器概述
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
二、变频器的工作原理
三相交流电经桥式整流变为直流电，通过限流电阻R给电容C充电75%时，接触器M吸合，电阻R被短接，然后直接充电到变频器的额定电压。变频器的CPU当接到启动信号时，发出触发信号，使驱动电路工作触发LGBT，将直流电压变成频率可调的三相交流电，驱动电机。
三、变频器常见故障及诊断
变频器异常故障分为软故障和硬故障两大类，软故障多是因操作或参数设置不当造成的，而硬故障则是由于变频器本身器件损坏造成的，维修起来难度较大。在变频器日常维护过程中经常遇到各种各样的问题，如外围线路问题、参数设定不良或机械故障。下面分别介绍几种变频器故障诊断方法。
（一）静态测试
1、测试整流电路。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×10档，红表棒接到P， 黑表棒分别依次到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。
2、测试逆变电路。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。
（二）动态测试
在静态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机，在上电前后必须注意以下几点：
1、上电之前，须确认输入电压是否有误，将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机（炸电容、压敏电阻、模块等）。
2、检查变频器各接驳口是否已正确连接，连接是否有松动，连接异常时可能导致变频器出现故障，严重时会出现炸机等情况。
3、上电后检测故障显示内容，并初步断定故障及原因。
4、如未显示故障，首先检查参数是否有异常，并将参数复归后，进行空载（不接电机）情况下启动变频器，并测试U、V、W三相输出电压值，如出现缺相，三相不平衡等情况，则模块或驱动板等有故障。
5、在输出电压正常（无缺相、三相平衡）的情况下，带载测试。测试时，最好是满负载测试。
（三）故障判断
1、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。
2、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。在修复驱动电路之后，测驱动波形良好状态下，更换模块。在现场检修中更换驱动板之后，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、上电无显示。一般是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起，如启动电阻损坏，也有可能是面板损坏。
4、上电后显示过电压或欠电压。一般由于输入缺相，电路老化及电路板受潮引起。找出其电压检测电路及检测点，更换损坏的器件。
5、上电后显示过电流或接地短路。一般是由于电流检测电路损坏。如霍尔元件，运放等。
6、启动显示过电流。一般是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。
7、空载输出电压正常，带载后显示过载或过电流。该种情况一般是由于参数设置不当或驱动电路老化、模块损伤引起。
四、变频器的维修
从维修变频器的经验来看，与强电相关的器件、大功率器件、电源部分以及相应的驱动部分电路损坏频率较高，当然在维修过程中会出现各种各样的故障现象，表现与其相应的电子电路有关。电子设备的维修过程就是寻找相应故障点的过程。
在维修过程中，应该坚持以人为主、设备为辅的原则，充分发挥人的主观能动性，降低维修成本，从故障现象入手，分析电路原理、时序关系、工作过程，找出各种可能存在的故障点，确定故障元器件，然后借助一些维修检测设备，确定故障点，确定故障元器件（包括定性与定量指标），然后寻找相应的器件进行替换，使设备恢复其固有的性能指标。
维修过程包括以下几个步骤：询问变频器的故障现象，包括故障发生前后外部环境的变化。例如电源的异常波动、负载的变化；根据故障描述，分析可能造成此类故障的原因；打开被维修的设备，确认被损坏的程序，分析维修恢复的可行性；根据被损坏器件的工作位置，通过阅读电路、分析电路工作原理，从中找出器件损坏的原因，以及一些相关的电子电路；寻找相关的器件进行替换；在确定所有可能造成故障，所有原因都排除的情况下，通电进行实验，在做这一步的时候，一般要求所有的外部条件都具备，并且不会引起故障的进一步扩大化；在设备工作正常的情况下，就可以进入下一个程序，系统测试。
五、结语
综上所述，变频器在工业系统中所起到的作用非常重要，在日常生产检修中，我们必须提前采用一些有效的故障诊断与容错控制措施，准确、快速地诊断出变频器的故障，使设备不会突然停机，将损失降到最低。
参考文献：
[1]黄福元.转炉中的变频控制系统[J].一重技术.2005（03）
[2]张卫明.交流变频技术在转炉倾动控制系统中的应用[J].冶金动力.2009（04）
[3]田斌，祝义，朱树婷.转炉倾动系统中西门子变频器的优化[J].硅谷.2011（09）
作者简介：
张文革（1966.8-）：男，汉族，北京朝阳区人，大学本科学历，首钢京唐公司，助理工程师，主要从事炼钢转炉、连铸设备维护检修工作。