變頻器的維護與保護

摘要：隨著大功率晶閘管設計、制造工藝的成熟，變頻器的可靠性越來越高，價格也越來越合理，變頻器在冶煉廠的應用越來越普及，不但節省了能源，提高了自動化水平、也為生產數據的傳送、信息化奠定了基礎。文中介紹了變頻器使用中應注意的問題，分析了變頻器的維護要點，并對冶煉廠變頻器常見故障處理進行了探討。

關鍵詞：冶煉廠;變頻器;使用環境;維護與保養

1引言

變頻器是通過改變電源頻率方式來控制交流電動機轉速的電氣控制設備。由于具有節能效果好、便于實現自動控制等優點，變頻器在冶煉廠得以大規模地應用。由于內部有大量的電子元件，變頻器受周圍環境條件如溫度、濕度、灰塵等影響較大。如果及時清掃除塵、維護保養得當，就能減少突發故障、延長使用壽命。否則，就會故障頻發，縮短使用壽命。如何對變頻器進行維護保養，使之高效持久運行，業已成為供水企業設備管理的重要課題。

2變頻器使用中應注意的問題

2.變頻器選型。變頻器的選型應滿足以下條件：電壓等級與控制電機相符。額定電流為控制電機額定電流的1.1～1.5倍。根據被控設備的負載特性選擇變頻器的類型。

2.2變頻器安裝環境。變頻器不宜安裝在震動的地方，振動加速度要限制在0.3～0.6g以下。安裝場所的周圍溫度不能超過（-10～+40℃）。空氣相對濕度≤90%，無凝露，避免變頻器在太陽下直曬。變頻器要安裝在清潔的場所。

2.3變頻器安裝要求。變頻器只能垂直并列安裝，上下左右間隙≥100mm。變頻器與電機必須接地。電機電纜布線距離不大于500米;動力線與控制線必須分開走線;變頻器旁邊不要安裝大電流且經常動作的接觸器，因為它對變頻器干擾非常大，經常使變頻器誤動作。變頻器的輸出只能接電阻或電感性負載，而不能接電容性負載。當電機需頻繁制動時，要外接制動電阻。變頻器的接線。（1）變頻器輸入端最好接上一個空氣開關，保護電流值不能過大，以防止發生短路時燒毀變頻器。（2）輸入控制線盡量不要太長。因為這樣容易使出入信號受電磁波干擾而產生誤動作，超過 2 米長的最好用屏蔽線。

2.4變頻器參數設定。變頻器的設定參數多，每個參數均有一定的選擇范圍，使常常遇到因個別參數設置不當，導致變頻器不能正常工作的現象。

2.5變頻器的調試。（1）變頻器帶電機空載運行設置電機的基本參數;將變頻器設置為本地操作模式，按運行、停止鍵，觀察電機是否正常啟動、停止;熟悉變頻器的故障代碼，變頻器運行發生故障時，及時進行處理。（2）帶載試運行。手動操作變頻器面板的運行、停止鍵，觀察變頻器顯示屏及電機運行停止過程有無異常現象;如果電機停止過程中變頻器出現過流保護，應重新設定減速時間或增加最大電流保護值，至少有 10～20%的保護余量。

3變頻器的維護要點

3.1日常巡回檢查

變頻器故障大多是發生在運行過程中。而一些異常現象往往是故障隱患的征兆。若能在運行過程中及時發現一些異常現象，認真加以分析，并及時采取措施，就能最大限度地避免故障發生。所以，對運行中的變頻器進行日常巡檢，非常有必要。日常巡檢主要是確認兩點：一是要確認設備處于一個良好的外部環境，如溫度、濕度、通風等滿足變頻器正常運行的要求;二是要確認設備處于一個良好的技術狀態，如電壓、電流、頻率等均在正常的區間范圍。

變頻器主回路是由整流橋、平滑電容器、濾波電容器、IPM 逆變橋、限流電阻等元件組成。據統計，大量的故障是由電解電容損壞引起的。而電解電容的壽命主要是由直流工作電壓和內部溫度所決定。在正常運行情況下，直流工作電壓相對處于比較穩定的區間，而內部溫度則對電解電容器的壽命起到決定性的作用。一般來講，溫度每上升 10℃，電解電容的壽命就會減半。所以在日常巡檢的過程中，要格外關注冷卻風扇的運行情況。

風扇故障有兩類：一是電氣故障，二是機械故障。電氣故障大多是斷路，風扇因此而停止不轉。這類故障若在巡檢中發現，應立即進行排除。機械故障大多是軸承損壞。風扇在運轉時的噪聲和振動明顯增大，就是軸承損壞的征兆。冷卻風扇的壽命就是受限于軸承，壽命大約為20kh～40kh。按變頻器連續不間斷運行計算，2～4年就需更換。冷卻風扇大多為通用件。預訂備件時，要保證電源、功率、風量、外形和安裝尺寸與原件相一致。

3.2定期停機檢查

利用每年一次的大修時間，將檢查重點放在變頻器日常運行時無法巡視到的部位。

（1）除塵。拆下面板，用毛刷清掃電路板、IGBT 模塊、輸入輸出電抗器等部位。臟污部分，須用棉布沾上酒精清除。電力電子器件失效受損的主要根源就是水和灰塵。一旦器件表面有灰塵，就容易吸附水分。有了水分，就更容易積灰塵。如此下去，就會惡性循環。所以，變頻器拆檢維護的重點就是除塵。除塵不是簡單的清潔衛生問題，而是關系到變頻器能否安全穩定運行。

（2）檢查導線及其連接件。首先要抹去導線表面的灰塵再進行檢查。只有抹去灰塵，才能發現導線絕緣是否受損或變色，相間是否有黑點等放電痕跡。如發現，應立即更換。其次要檢查固定導線的螺絲。由于溫度變化等多種因素的影響，螺絲等緊固部件容易松動。所以，要認真檢查固定導線的螺絲是否有發熱變色痕跡。檢查過程中，應盡可能把所有的螺絲都緊一下，以防止因螺絲連接不緊而導致接觸電阻增大，引起發熱。如有螺絲打滑或生銹，應立即更換。如果端子排由于長期發熱已經變形，應立即更換端子排。

（3）檢查濾波電容。濾波電容的主要作用是平滑直流電壓，吸收直流中的低頻諧波。它連續工作產生的熱量和變頻器本身產生的熱量都會加速電解液的干涸，減少電容量。對其進行檢查時，首先是檢查外觀，看是否有裂紋、漏液和膨脹等。其次是測量電容量，若低于額定容量的80%，應更換。

（4）收尾工作。拆解檢查都結束后，要確認沒有螺絲等含金屬成分的小器件遺漏在變頻器內，也沒有棉布的殘留絲絮扯掛在器件上，以防止投運后形成短路、放電。

4變頻器常見故障處理

4.1充分利用自診斷功能

變頻器本身具有各種保護和診斷的功能，如過載保護、短路保護等。一旦出現故障，變頻器內部的保護元件會動作，亮起報警指示燈，液晶屏會顯示故障信息代碼。根據信息代碼的提示，就可大致分析判斷出故障范圍。如果顯示是輕微故障，對變頻器進行復位即可。如復位后不能恢復正常，就采用手動初始化，再重新輸入相應的設定參數。如還不能恢復正常，就要根據故障現象，結合信息代碼提示，來檢查變頻器相應的部位和元器件。

4.2減少電磁干擾

變頻器內部有大量電子元件，對電磁干擾比較敏感。電磁干擾會引起控制回路誤動作，嚴重時還會損壞變頻器本身。若變頻器周圍存在干擾源，就需要采取措施，如加裝電抗器或獨立接地。關于接地方式，在建筑電氣領域是有爭議的。根據筆者的理解，統一接地的方式主要是為了減少雷擊損害，獨立接地的方式主要是為了防止電磁干擾。兩者防范對象不同，各有側重。所以，要根據實際情況，選擇合理的接地方式。鑒于變頻器大多是在室內使用，而且配電柜電源側已經安裝防浪涌保護器，基本可不用再單獨考慮防范雷擊。若時常發生電磁干擾，就應考慮獨立接地。

結束語

冶煉廠在使用變頻器的同時，不要忽略了變頻器的維護保養。使用變頻器時，應了解并掌握其各類常遇故障的產生原因、判斷方法和相關處理措施。總之，冶煉廠必須做好變壓器的維護和保護，保障變頻器的長期穩定、可靠運行。

參考文獻：

[1]王廷才.變頻器技術及應用[M].高等教育出版社，2011.

[2]張選正，等.變頻器故障診斷與維修[M].電子工業出版社，2008.

[3]丁鑒.高壓變頻器在冶煉廠上的應用[J].機電信息.2010（12）