變頻器安裝與調試技術分析

【摘 要】變頻器因具有高效率的驅動型和良好的控制性能，在現代控制技術領域，已經取代了其他調速方式得到廣泛應用。但在變頻器的安裝使用過程中也存在著一些問題，本文結合工程實例就變頻器的安裝、調試技術進行探討。

【關鍵詞】變頻器；安裝；調試；技術

1.安裝前的準備工作

要安裝好一臺變頻器，使它能正常的運行，達到技術及工藝要求，除了滿足上述基本規則外，還應注意以下幾點：（1）安裝前首先要熟悉和掌握生產工藝及技術要求，弄清楚其負載狀況，了解變頻器在系統中的作用和地位，是要求節能，還是改進生產工藝，還是二者兼之。某些場合并沒有節能空間，而硬要求變頻器節能，這是不妥當的。（2）變頻器帶的負載從電氣方面而言首先是電機，因此安裝前首先要對現場的電機有比較清楚的理解，包括額定電壓、額定電流、電機極數、額定功率等，安裝的變頻器必須與之相匹配，有些特殊場合，如負荷較重、海拔超過1000m（D超過標準海拔高度）、煤礦提升機變頻器等，變頻器要比負載電機高出一個甚至兩個功率等級，一般不允許變頻器比負載電機功率等級低，以免變頻器超負荷運行而帶不動或經常過載保護，造成不必要的麻煩。（3）電機的電氣絕緣安裝前必須進行檢測。絕緣不好的電機不能安裝變頻器。因為變頻器雖然設有短路保護，但瞬間的接地也可能造成某些變頻器的損壞。（4）安裝前應仔細閱讀變頻器的使用說明書，結合現場工藝要設置哪幾個參數，參數的設置方法等，要熟練掌握。（5）對于某些場合，特別是要求自動控制的而需要附屬配件的，如供水用的壓力表、傳感器、壓力變送器及一些配套設施，PID調節儀、溫控儀、定時鐘等，有些還需要遠控裝置，也要熟練掌握。以期能快速的安裝、調試到位。（6）要嚴格按照變頻器的使用說明書進行配線，包括主線和控制線，某些情況只能高于說明書要求的規格而不能低于。需要壓接接線鼻的地方，要嚴格按要求壓接，規格和工藝要符合標準。（7）在現代工業控制比較復雜的情況下，還要考慮電磁兼容性問題，要考慮變頻器的干擾與抗干擾，必要時加裝電磁濾波裝置。有些場合電機距離變頻器可能較遠，要考慮加裝輸出電抗器及濾波器。（8）對于位能負載，如煤礦主井絞車、提升機、電梯類，由于存在再生發電狀態，要考慮加裝制動單元和配套的制動電阻，防止變頻器過壓保護或損壞。以上這些問題都是我們在安裝變頻器之前要了解和掌握的，不熟悉這些內容，就可能造成變頻器的安裝或調試不順利或根本不成功，造成設備損壞或不能正常使用，這是我們要切記的。

2.工程概況

某廠房系化工產品制造工廠，建筑面積4713m2，地上3層，建筑高度16m。本工程變頻器主要應用在空調暖通系統，共計4臺排風風機，2臺空調箱，6臺變頻水泵。下面針對設備變頻器安裝調試過程中出現的問題及解決辦法，淺顯地探討變頻器調試的技術。本工程設計有BMS系統（樓宇控制系統），DCS系統（分布式工業控制系統），變頻器需為其提供相應反饋信號及控制觸點。

3.變頻器安裝

變頻器作為精密電子器件集合設備，其運行環境也有一定的要求。首先，施工現場的變頻器常規是成套電控柜廠家根據負載情況選型完畢，安裝在電控柜內部，那么我們在電控柜安裝時就必須考慮裝設現場無腐蝕、易燃易爆氣體、液體；無灰塵、漂浮性的纖維及金屬顆粒。故此，電控柜安裝時應用塑料簿膜等密封性較強的材質對其內部變頻器進行保護，防止施工現場產生的灰塵、水漬等進入變頻器，導致變頻器內部電路被破壞。

變頻器的適宜工作溫度環境為-10～40℃，濕度低于90%。那么在施工現場安裝內部帶有變頻器的電控柜時，就應考慮此處工作狀態的環境溫度是否符合變頻器的技術要求。另外，變頻器的工作環境溫度如果大于40℃，則每升高1℃，變頻器的性能會降低5%，并且為保證變頻器的安全運行，此情況下必須強制設置變頻器的工作極限功率為額定值的95%，若溫度持續升高，則應隨溫度值的增大，其限定值持續減小。

變頻器內部裝有冷卻風扇，以便輕質增強變頻器內部的散熱，為了使變頻器內部風冷冷卻循環效果良好，必須將變頻器垂直安裝在配電箱內部，因現場安裝使用的變頻器均為電控柜廠家出廠前安裝完畢的，故在安裝電控柜前應嚴格檢查其在電控柜內部安裝得是否絕對垂直，在安裝電控柜時也必須嚴格按照規范要求對電控柜的垂直度及型鋼基礎穩定性、牢固性進行控制。

4.變頻器的接線

本工程變頻器主要應用于暖通設備的變頻電動機拖動，經深化設計采用ABB品牌的ACS510系列變頻器。ACS510系列變頻器輸入電源要通過斷路器或帶漏電保護的斷路器接入交流接觸器的二次控制回路，斷路器的額定電流應為變頻器額定電流的1.5～2倍。變頻器的故障常閉觸點RO3C、RO3A應連接到交流接觸器的電磁線圈供電電路中，則可在變頻器故障時切斷電源，防止故障擴大化。在本工程中，暖通設備故障信號需接入DCS系統，還需在電磁線圈供電電路中加入中間繼電器，為DCS系統提供無源干接點故障信號，以便中央控制室對各設備運行狀態進行監控。變頻器的RO1C、RO1A觸點為待機常閉觸點，應接入電控柜停止指示回路，并為BMS系統提供設備停止狀態反饋信號（圖1）。RO2A、RO2B觸點為運行常開觸點，應接入電控柜運行指示回路，并為BMS系統提供設備運行狀態反饋信號。

因暖通設備運轉后還需根據實際運行及室內環境情況對電動機的工作轉速、頻率等進行調節，以便達到設計要求及舒適度要求。故在本項目中，電控柜控制面板設置100Ω可調電位器，接入變頻器AI1模擬輸入1端子及AGND模擬輸入電路公共端端子。AI1端子為頻率給定端子，通過調節可調電位器的電阻值，以達到方便、快捷地調節暖通變頻電動機頻率及轉速的目的。

因本工程中存在電控柜就地控制及BMS系統遠程控制兩種啟/停控制方式，故必須在電控柜上利用萬能轉換開關及中間繼電器組成手/自動轉換及防誤操作互鎖回路，并將二次控制回路控制線接入DI1數字輸入1及DCOM數字輸入公共端。

控制線路連接完畢后，將變頻器電源輸出電子按正確相序連接至暖通設備變頻電動機。如果運行命令和電動機的旋轉方向不一致時，可在三相輸出電源線中任意更換其兩相接線。為了安全和減少噪聲，接地PE端子必須良好接地，接地電阻要小于1Ω，否則有可能會發生觸電和火災事故。接輸入輸出電源線時切記注意輸出電源端子決不能接到輸入電源，否則會損壞變頻器。

5.變頻器系統調試

變頻器系統通電前，應檢查以下內容：變頻器的安裝環境有無問題，裝置有無脫落或破損，電纜直徑和種類是否合適，電氣連接有無松動，接地是否可靠等。變頻器的調試方法步驟應遵循“先空載、繼輕載、后重載”的規律。并且變頻器必須在配線完畢，安裝好箱蓋后，才能接通電源，否則有觸電危險。

主回路測試方法：準備高阻量程萬用表，絕不能使用兆歐表對控制電路進行測試，否則會損壞電路的零部件。在主回路公用線和大地之間進行測試，萬用表指示5MΩ以上為正常。在控制回路端子與PE端子之間測試，測量值大于1MΩ為正常。

5.1空載測試

在斷開暖通變頻電動機的情況下，通過操作控制面板上的控制按鈕進行功能性試驗，觀察顯示的輸出頻率、電壓、電流、負載率等數據是否符合設置數值及顯示是否正常。

5.2輕載測試

連接變頻器的電源輸出端及暖通變頻電動機，使電動機不帶負載，在操作面板上操作啟動、停止按鈕。觀察電動機的旋轉方向是否與要求的一致，通過操作控制面板上的可調電位器逐漸升高運行頻率，觀察電動機在運行過程中是否運轉靈活，運轉時有無震動現象，是否平穩等。

5.3重載測試

將變頻電動機與負載連接，控制變頻器啟動暖通設備，將給定值調整到最大（50Hz），觀察設備帶負載運行狀況，利用分貝儀測試設備運轉噪聲是否符合規范要求，使用風速儀測量風管出風口處風量、風速是否達到設計要求，用鉗形電流表測試運行電流是否達到額定電流，若設備運行噪聲過大，出風口風速值過小，運行電流大于額定電流，可通過降低變頻電動機最大運行頻率，以達到降低噪音、控制風速及降低運行電流的目的。ACS510系列變頻器對變頻電動機的啟動參數有自檢功能，若降低頻率則必須更改啟動數據中的額定轉速，否則變頻器將報告故障，無法啟動。使用可調電位器控制給定頻率，逐步降低頻率至各項檢測數據滿足要求后，在變頻器參數設置中利用轉速-頻率公式：

Rpm=120×

式中：f-給定頻率。

n-電機極數。

重新設定變頻電動機啟動參數。BMS系統只需調試重載情況下的控制環節，具體步驟同上。

特別注意，變頻器內部整流橋電路存在自身的中性線，而變頻器輸出電源是經過升壓電路升壓后輸出的，在電氣回路中相當于“斷路”，故在變頻啟動過程中若從電控箱引出“零線”并從變頻器出線端引出“火線”至下端單相回路，此時的零線相當于斷路狀態，則零線上帶工頻電壓，有燒毀單相回路設備的危險，故變頻器出線端不可接單相設備。

6.結語

本工程變頻器安裝時嚴格檢查安裝環境，變頻器接線深化認真研讀用戶手冊，通電試運行方法步驟循序漸進，最終安全、正確地達到了預期效果。

【參考文獻】

[1]王延才.變頻器原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2]戴廣平.電動機變頻器與電力拖動[M].北京：中國石化出版社，1999.