中頻爐常見故障處理

趙立國

（山東省諸城市義和車橋有限公司，山東諸城 262200）

0 引言

IGBT 中頻爐將工頻50 Hz 交流電轉變為中頻1300～5000 Hz，采用串聯諧振式。IGBT 中頻電源為一種恒功率輸出電源，加少量料即可達到滿功率輸出，并且保持始終不變，所以加熱速度快，因逆變部分采用串聯諧振，且逆變電壓高，所以IGBT 比普通可控硅節能。

1 中頻爐概述

1.1 復雜故障分類

中頻爐經過一段時間的運行后，基于諸多方面因素影響，致使其出現一些較為常見的故障。其中部分故障點具有一定的隱蔽性，而傳統檢測儀器無法對這些故障做出全面檢測，導致維修人員無所適從，不但為故障診斷增加了難度，而且故障無法得到及時修復。這種故障也是中頻爐最為復雜的故障，通常被稱為軟故障。

通常情況，中頻爐故障主要分為元器件特性不良、電路絕緣不良和電路接觸不良等3 種。其中傳統檢測儀器無法對元器件特性不良、電路接觸不良的故障進行檢測。對于電路絕緣不良故障而言，雖然在理論上可以用兆歐表對其進行檢測，但基于裝置內部水冷系統、以及其他方面的諸多因素互相限制，操作步驟相對較為繁瑣，要實現判斷的準確性仍然存在較高難度。

1.2 復雜故障檢查流程

對于較為復雜故障檢查程序而言，嚴格執行先易后難、先負載后控制柜，采用逐步排除的方式對故障進行排查。平波電抗器檢查相對較為繁瑣，并且難度較高。若電抗線圈處于長期運行狀態下，則需要選擇性能良好的備件及時將其替換，不但可以達到清除故障的效果，而且還達到了日常維護的目的，盡可能將故障控制在最小范圍，同時結合其他相關檢查工作，進而將故障徹底清除。總之，在中頻爐故障檢查過程中，相關檢查人員除了具備較高的專業知識外，必須嚴格執行故障檢查的程序開展相關作業，以此達到故障檢測效果的最優化。

2 中頻爐系列熔斷爐特點

（1）較高的融化效率、良好的節能效果、超強的過載能力、結構緊湊。

（2）中頻爐附近溫度偏低、產生的煙塵量較低、具有良好的作業環境。

（3）簡單的操作工藝、熔煉運行具有較高的可靠性。

（4）金屬成分均勻。

（5）熔化升溫快、容易對中頻爐熔煉爐溫度進行控制，并且具備較高的生產效率。

（6）爐子具備較高的利用率、品種更換簡單易行。

3 常見故障診斷及處理方法

中頻爐在日常使用中，不可避免的會出現各種故障，為了最大水平的利用中頻爐，正確操作和精心維護是先決條件，以及精細的實時管理，可以提高設備的綜合利用率。加強操作人員的操作培訓可以避免一些人為故障，進行例行檢查與維護，可以確保設備在故障發生前及時發現并解決問題，減少維修費用并確保生產。下面介紹一些常見的故障及原因分析。

（1）設備運行時，直流電壓，電流達到額定值，中頻電壓沒有。分析：此種現象是中頻電源單臂運行造成的。原因：①檢查逆變可控硅是否有擊穿損壞，造成單臂運行現象；②檢查逆變脈沖板是否有輸出電壓，造成單臂運行。

（2）中頻電抗器不起振，起振時，電抗器‘嗡嗡’響聲沉悶。分析：多數是電抗器問題或中頻電流過大。原因：①檢查平波電抗器是否有發熱燒壞短路現象；②檢查連接加熱感應圈電纜是否有絕緣破損接地或發熱，導致粘連短路現象；③檢查無功補償電容是否接地。

（3）中頻不啟動。分析：沒有采取到啟動信號。原因：①檢查中頻調功電位器是否斷線或損壞；②檢查中頻互感器取樣信號線是否短線或接反線。

（4）加工過程中燒可控硅。分析：加工過程中過流或過壓，導致燒可控硅。原因：①檢查冷卻水套是否發熱嚴重，有無堵塞現象；②檢查冷卻水套水管接頭是否有漏水，導致接地；③檢查阻容吸收電阻是否有燒壞。

（5）設備啟動后，當功率升高，易過流保護燒可控硅。分析：可能逆變導通角不對。原因：①檢查中頻電壓和直流電壓比值，在1.4～1.5，正確調節逆變導通角；②檢查逆變可控硅K 極，G 極是否有斷線或接錯線現象。

（6）啟動設備后，啟動中頻電源，主電路開關保護跳閘或過流保護。分析：啟動電流過高。原因：①檢查調功電位器旋鈕，是否在最小值；②檢查感應加熱圈爐膛內是否有工件。

4 日常維護及保養

中頻爐的日常維護和保養對于其工作效率和使用壽命都有非常大的影響，如果能做好日常保養和維護將很大程度上減少故障發生，既減少維修費用還能延長設備的使用壽命。下面介紹日常維護及保養情況。

（1）設備運行前提前10 min 開冷卻水泵，并檢查水管接頭處有無漏水及滲水情況，如有立即處理。

（2）檢查中頻調功電位器旋鈕是否在最小位置。

（3）檢查感應加熱圈電纜緊固螺栓是否有發熱、燒黑、松動現象。

（4）爐體電纜附近保持干凈，干燥，無鐵屑及不能用鐵質東西覆蓋。

（5）檢查中頻逆變可控硅緊固螺栓是否有松動并緊固可靠。

（6）啟動后調節中頻功率要慢慢勻速提升功率，切忌陡升陡降功率。

（7）在北方天冷時冷卻水要加防凍劑進行防凍措施。

（8）在加工過程中，用測溫槍測量可控硅溫度，是否有發熱嚴重的，冷卻水套可能堵塞。條件達不到，可用手試冷卻水管，如有嚴重發熱燙手，說明水套堵塞，須立即停機清理水套。

5 中頻爐故障檢修案例

5.1 故障1

（1）現象。中頻爐啟動困難，但有時可以實現正常啟動。在功率提升過程中，往往會出現因過電流保護動作而停機。

（2）檢查。轉換倒爐開關調換到另一爐體后，啟動電源，中頻爐處于正常的運行狀態。由此可見，中頻率故障范圍被鎖定在裝置負載部分。利用完好的水冷電纜逐一代替原爐體電纜，通過一番詳細的檢查后，中頻爐故障消失。將故障電纜進行解體，最終發現被解體部分的電纜出現斷裂現象。

（3）分析。由于中頻爐水冷電纜電流密度較大，一旦出現缺水情況，會促使中頻爐電纜出現斷裂，并且斷裂后易產生電路虛接現象。

5.2 故障2

（1）現象。啟動裝置后，將調節鈕旋轉到盡頭。此時儀表指示值仍然處于較低的狀態，并且裝置不能夠維系正常的運行。

（2）檢查。通過對故障發生現象進行綜合分析，將故障范圍鎖定在裝置的整流部分，運用示波器對整流橋輸出的直流電壓波形進行檢測，最終發現某整流晶閘管導通存在一定的瑕疵。但是對所有的晶閘管兩端電壓波形進行全面檢測時，未發現存在異常現象。而后通過代替法進行逐一檢查后發現，A 相一整流晶閘管出現故障。

（3）分析。對于部分因電氣元件特性不完全變壞，而導致裝置出現復雜故障。在實際檢查過程中，基于運用儀器存在一定局限性，再加上其他方面條件的限制，這就增加了確認此類變質元件的難度，并且無法實現精確檢測的目的。基于此情況，可選擇排除法或者替代法對變質元件進行檢測，及時排除此類元件的故障，這也是當前最為有效的檢測方法。

5.3 故障3

（1）現象。裝置啟動處于正常的狀態，繼電器切換電路的瞬間，過電流保護動作停機。此時將會出現兩逆變晶閘管損壞。

（2）檢查。根據對故障進行初步判定，將目標鎖定為逆變控制回路。通過對其進行全方位觀察發現，逆變脈沖形成電路上某電阻極有可能存在過熱現象。通過對其進行檢查發現，對其中的一只腳重新進行焊接，故障完全消失。

（3）分析。當電路出現接觸不良的情況下，運用儀表難以實現對故障的直接檢測。基于當前這種情況下，可以選擇直觀檢查法對此類故障進行分析，例如觀察、搖動、手摸、耳聽等。這種方法具有顯著性的應用成效。

5.4 故障4

（1）現象。裝置處于運行的狀態時，時而出現過電流保護動作。并且在接下來的時間段出現不規律的變化，并且逐漸變得更加頻繁。并且有時會出現逆變晶閘管擊穿損壞的情況。

（2）檢查。通過對裝置進行全面檢查，并沒有發現存在異常的情況，裝置處于完好的狀態。對水壓繼電器電接點短接后，裝置處于正常的運行狀態。

（3）分析。冷卻水泵經過長期運行，其輸出性能將會遭受到嚴重的破壞，致使裝置水冷系統內水壓出現較大的波動。由于這些問題影響，致使水壓繼電器電接出現無規律斷路現象。

5.5 故障5

（1）現象。在裝置啟動正常的條件下，中頻電壓為400 V 時，平波電抗器伴有輕微沖擊聲，當達到滿功率時，過流動作停機。

（2）檢查。相關維修人員在對裝置進行檢查時，發現一逆變管擊穿損壞，沒有發現其他方面的異常情況。當檢查結束后，裝置保持正常的運行狀態。在試熔一爐鋼的過程中，經過檢查發現其中某一電容輸出端存在漏油現象，檢修人員重新換置故障電容器后，故障徹底排除。

（3）分析。通過對換下來的故障電容器進行綜合檢查，沒有發現異常，由此推斷可能因連線松動而導致的接觸不良。

6 結束語

通過在日常工作中常見的中頻爐故障進行總結，并對故障原因進行分析，給出檢查方法。提高了個人的維修水平和設備修復時間。