ACS800變頻器控制回路故障處理及原因分析

新疆獨山子石化公司　李衛平　趙吉金　劉智強　董益江

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ACS800變頻器控制回路故障處理及原因分析

新疆獨山子石化公司李衛平趙吉金劉智強董益江

【摘要】隨著企業對提高產品質量、降低設備故障的要求不斷提高，ABB變頻器ACS800作為生產過程中的主要設備，其平穩運行對生產尤為重要。本文結合兩起切粒機停機故障進行深入分析，旨在提供多種解題思路，確保此類設備的安穩運行。

【關鍵詞】ACS800；變頻器；切粒機；電動機；晃電

1　引言

石化企業是連續型生產企業，電動機做為工藝生產線的動力來源，其安全平穩運行對石化企業產品生產至關重要。ACS800變頻器采用直接轉矩控制技術，能夠使普通異步電動機達到極高的轉速控制精度、轉矩響應速度和極大的調速范圍，故某化工廠一裝置兩條生產線的切粒機調速均選用ACS 800變頻器控制。切粒機與擠壓主機、齒輪泵均有聯鎖。如果切粒機發生故障跳閘，則擠壓主機和齒輪泵將聯鎖跳閘，將導致整個造粒系統停工，造成很大的經濟損失。本文通過兩起停機故障及原因分析，總結出ACS800變頻器常見的故障及維修思路，從而保障了設備的正常運行。

2　ACS800變頻器基本控制原理

ACS800控制原理如圖1所示：上級電源送電后，將旋轉開關S11打至“啟動”位，此時接觸器-K13線圈得電，-K13節點閉合使ACS800主接觸器K1得電，且使 K1自保持，此時ACS800變頻器本體柜啟動完成。旋轉開關S11打至“啟動”位松開后，S11自動回到“自動”位，此時S11的節點（1、2）仍閉合，節點（3、4）斷開。

圖1中時間繼電器-K14和-K13.1用于實現變頻器的抗晃電功能。ACS800變頻器本柜控制電源送上后，-K14即得電，此時-K14節點（15、16）斷開并保持。ACS800變頻器本柜啟動完成后，斷電延時繼電器-K13.1線圈得電，此時-K13.1節點（15、18）閉合并一直持續。如果電網發生晃電，失電期間，控制回路中K14線圈失電，此時-K14節點（15、16）瞬時閉合。而此時-K13.1節點（15、18）因線圈失電而延時打開。如果在-K13.1的設定時間內電網電壓恢復正常，-K14節點（15、16）延時打開，此時控制回路還處于接通狀態，切粒機主接觸器將重新得電重啟動。

圖1　ACS800變頻器控制原理圖

3　ACS800變頻器故障分析

3.1發生晃電后ACS800變頻器未能實現自啟動功能

某日供電系統發生短時電網波動，該切粒機變頻器掉電后無法實現自啟動功能。檢查變頻器控制面板上無報警信號，排除聯鎖因素。手動啟動變頻器正常，說明控制回路正常。對照電路圖檢查再啟動時間繼電器-K14、-K13.1時間設定也無誤。檢查時間繼電器-K14時，發現-K14的動作電壓值較低，在額定電壓60%以下，電網波動時電壓降至65%左右后又恢復。此時，時間繼電器線圈上的電壓高于其返回電壓值，繼電器仍處于吸合狀態，使常閉節點-K14(15、16)一直打開，在啟動回路中形成斷點，無法實現再起動。維護人員更換時間繼電器后抗晃電功能正常。更換前須對-K14繼電器的返回系數進行校驗，以滿足其抗晃電需求。

異步電動機的轉矩M*e與其端電壓U*的平方成正比。隨著電壓下降，電動機轉矩急劇下降。當U*下降至0.7時，其最大轉矩M*emax相應變為(0.7)2×2 ＜1。若電動機所拖動的機械為額定負載轉矩，即M*m＝1，則此時剩余轉矩已變為負值，電動機受到制動而減速，進入不穩定運行區，最終停轉。

異步電動機的最大轉矩M*emax與電動機的型式和種類有關，約為1.8～2.4，所以臨界電壓U*cr為額定電壓的0.64～0.75倍，即當電壓下降到額定值的64%～75%時電動機就開始惰行。一般規定由低壓母線單獨供電電動機自啟動時電壓應不低于額定電壓的60%。所以切粒機主機電壓低于額定電壓的60%時將不允許再啟動。為避免系統電壓低于臨界值時切粒機自啟動，時間繼電器-K14的返回值必須大于母線電壓的60%才能實現抗晃電功能。

據測算，電網電壓每降低20%，電動機轉動力矩減少約36%，電流增加約20%～25%，電動機的溫度不斷升高，將影響其安全運行。為避免切粒機在低電壓狀態下運行，將主回路接觸器-K1的啟動電壓按大于母線電壓80%的值設定。

圖2　改造前的切粒機控制圖

3.2盤頂風機故障引起切粒機變頻器跳閘

變頻器風扇是保證變頻器能正常工作的關鍵的輔助設備，ACS800變頻器柜內有兩個風扇，其中盤頂風扇往外抽風，起到冷卻柜內空氣的作用。變頻器模塊風扇向內吸風，冷卻變頻器模塊。

某日變頻器盤頂風扇故障使電源總空開跳閘，導致整個變頻器失去控制電源，造成變頻器柜跳閘，擠壓主機聯鎖停機。

變頻器風扇及其啟動電容器都屬于易損元件，長期運行極易損壞。為避免此類事故再次發生，維護人員除加強風扇及其啟動電容器的巡檢力度外，還對變頻器盤頂風扇的電源回路進行改造。原回路中ACS800變頻器柜頂風扇電源與控制回路電源使用同一開關，風扇故障將導致控制電源空開F11跳閘，變頻器停機。控制回路改造如圖2所示。

圖3　改造后的切粒機控制圖

具體改造過程是將盤頂風扇電源與控制總電源分開。盤頂風扇電源從控制總電源開關F11上端取電，加裝單獨的空開F12（F12的額定電流要小于F11的額定電流，以防止風扇故障時開關越級跳閘），由F12單獨控制盤頂風扇。即使風扇故障跳閘，也不會影響變頻器控制總電源供電，以防事故擴大。

為方便維護人員在巡檢時岔開風機的運行情況。在加裝開關時，F12選用有輔助節點的空開，將F12的常閉輔助觸點（11、12）接到ACS800變頻器數字輸入繼電器，再由控制面板顯示F12的開斷狀態，以達到監視盤頂風扇運行狀況的目的。

4　結束語

通過不斷的實踐和總結，逐步加強對ACS800變頻器的深入了解，尤其通過分析和處理變頻器的故障，不僅節約了資金，降低了維修成本，而且大大提高了設備的穩定性和可靠性，從而保障了設備的穩定運行。

參考文獻

[1]周勇.變頻器的維護與使用[J].采礦技術,2006(4).

[2]ACS800變頻器硬件手冊.