中頻爐常見電氣故障研究

摘要：中頻爐被廣泛應用于金屬冶煉行業，但由于該設備電氣保護較多，控制系統十分復雜，導致故障頻率較高，嚴重影響了設備能力的發揮。本研究工作針對中頻爐常見電氣故障，如何進行排查消除故障進行了分析，對中頻爐設備故障維修有一定的啟發意義，減少了中頻爐故障發生的機率，降低了維修成本，提高了設備完好率。

關鍵詞：中頻爐;可控硅;電容器;電抗器;感應線圈

1 可控硅故障

1.1 直流硅故障

檢查直流電壓是否達到500V左右，如果達不到500V則說明有只整流硅壞了，如果整流硅壞了，則逐一拆除六組整流硅控制輸出線，每拆下一組檢查直流電流是否發生變化，如果沒有發生變化則說明這組對應的可控硅壞了，如果發生變化則說明這組對應的可控硅是好的，重新裝上后，再拆另一組整流硅控制輸出線看電壓表是否有變化，重復以上方法依次檢查完六組可控硅即可排除故障。

1.2 逆變硅故障

中頻爐不能正常啟動，而且出現不均壓故障報警，這就說明逆變有可控硅壞了，這時應使用萬用表量2KΩ擋測量逆變硅，數值為零，則說明逆變硅已經被擊穿，如果測量結果為不通則說明逆變硅正常。造成可控硅損壞原因有以下幾點：（1）晶閘管的冷卻水路不通或水量小，晶閘管發熱使關斷時間增大而導致不能關斷，造成逆變顛覆現象，此時，應該檢查水路并將其疏通;（2）脈沖變壓器發生老化現象，使逆變硅時常發生脈沖信號提前觸發的現象，造成逆變換流失敗，遇到此現象應該定期及時更換脈沖變壓器;（3）水冷電纜斷股接觸不良，造成大電流突然斷開回路，使平波電抗器產生很高的自感電勢，從而產生逆變和整流晶閘管被擊穿的現象，處理此現象應更換水冷電纜;（4）中頻爐在運行過程中阻容吸收回路電容器、恢復二極管、電阻器損壞或開路，可控硅在反向關斷時，承受反向電壓的瞬時電壓過高，或電容通過晶閘管放電電流過大，都會造成可控硅損壞，遇到此現象要檢查阻容吸收回路是否完好。

2 電容器故障

電熱電容器耐壓降低或者電容器底座因灰塵、水、油等雜質都會造成電熱電容器發生放電現象。此時，應當拆掉電容器上的銅板，并用1000V兆歐表檢測。如果絕緣良好表明電容器完好，如果絕緣較低，應及時清理電熱電容器底座上的灰塵、水、油污等雜質或者更換電容器。測量前和測量后，一定要將電容做放電處理。循環水管路不通暢，電容器不能有效散熱，超過一定的臨界溫度會導致絕緣發熱損壞，應及時疏通水路或者更換電容器。

3 感應線圈故障

中頻爐重新筑爐襯后若烘爐時間不夠，會在升功率燒結過程中發生感應線圈匝間或對地打火，嚴重的還會產生過流跳閘現象，為減少類似故障，爐體在筑爐后一定要嚴格遵守烘爐操作規程，確保烘爐時間。冷卻水管堵塞、供水壓力不足或水質渾濁會影響感應線圈冷卻效果，時間久了就導致感應線圈溫度高絕緣老化，最終發生打火或匝間短路釀成事故，所以在生產過程中要加強點巡檢，各種保護要齊全，各項運行指標要受控。每次筑爐后烘爐前還要對漏爐報警系統進行調試，保證報警系統正常，否則會發生穿爐事故。

4 電抗器故障

中頻爐啟動后，電抗器聲音特別大、沉悶，電壓升起時很不穩定，有顫抖。不時有過流或過壓故障，有時甚至燒壞逆變管或主斷路器跳閘，但斷開逆變電路整流部分是好的。這種故障多數是電抗器有問題：a.電抗器的電感量比正常的大，出現磁路飽和，起不到續流濾波作用，也不能隔開交流和直流端的電流，電抗器線圈匝數比正常的多。b.電抗器氣隙板比正常的要薄，電感量變大，此時要加厚氣隙板。c.電抗器的線圈匝間有滲水、匝間絕緣降低出現打火放電現象。

5 設備不能正常啟動故障

出現設備不能正常啟動，可能是逆變可控硅擊穿、水冷電纜開路、感應器匝間短路、補償電容擊穿、觸發回路不正常等原因，對于該種故障，只有修復損壞部位才能恢復。負載阻抗不匹配，重載不好啟動，可通過增大電抗器間隙、減小換流電感值、諧振回路套接磁環、電抗器逆變側并接沖磁電阻、電抗器兩端并接旁路電阻、改變恒流啟動值、增大中心頻率VCO電壓值等辦法來解決，但最好的辦法是減少補償電容或增加感應器匝數來調整負載阻抗。由于換流電感和逆變輸出至補償電容引線電感的存在，重載時，負載阻抗逆變換流時間增大，原先調好的小角度會變小，此時可能出現升功率至一半時逆變顛覆，所以，空載調小角度時，應偏大一點為好。

6 設備正常運行時易出現的故障

6.1過流保護動作，晶閘管和快速熔斷器燒毀

過流保護是為了向電網釋放平波電抗器的能量，整流橋由整流狀態轉到逆變狀態，這時如果α>120度，就有可能造成有源逆變顛覆，燒毀多只晶閘管和快速熔斷器，開關跳閘，并伴隨有巨大的電流短路爆炸聲，對變壓器產生較大的電流和電磁力沖擊，嚴重時會損壞變壓器。出現類似故障要檢查電腦板，更換電腦板中損壞元件，條件許可的話直接更換電腦板。

6.2直流電壓波動，設備伴隨有吱吱的聲音

這種故障較難排除，多發生于設備的某部件內部高壓打火、連接銅排接頭螺絲松動造成打火、斷路器主接頭氧化導致打火、補償電容接線樁螺絲松動引起打火、補償電容內部放電阻容吸收電打火、爐體感應線圈對爐殼或爐底板打火、爐體感應線圈匝間打火或起弧、固定爐體感應線圈的絕緣柱因高溫炭化放電打火等。發現類似故障只能按照以上分析進行排查即可處理。

6.3設備工作正常，但功率上不去

設備正常運行，功率調不上去，主要是以下幾方面的原因：（1）功率給定電位器損壞或斷線，這樣只需更換電位器或重新焊接線頭即可恢復正常。（2）過電流保護動作。a.由于一次過電流保護或二次過電流保護設定值低，造成的多電流保護電路動作的現象，此時，應該放大電流保護設定值。②由于電路干擾造成的過電流保護電路動作的現象，應該在電路中加入平波電抗器來消弱電路的干擾。（3）負載輕導致直流電壓和中頻電壓達到額定值，但中頻電流卻很小，并且中頻功率達不到額定值，發生此現象時，應當增加電容容量，從而提高中頻功率。（4）由于感應線圈匝間短路或者感應線圈對地短路，從而造成過壓保護電路或過流保護電路動作的現象發生。此時，應當檢查感應線圈以確保線圈匝間清潔，并清理感應線圈周圍弧光粉及灰塵。（5）逆變晶閘管出現燒毀現象。此時應該拆掉晶閘管，并用萬用表量其陰陽極電阻或者在啟動中頻后用示波器測量兩晶閘管兩端電壓波形，并觀察波形是否是處于一條直線。若是一條直線則證明此晶閘管已經被擊穿，應該及時更換逆變晶閘管。（6）逆變晶閘管發生關不斷的現象。應該在啟動中頻后用示波器測量此晶閘管兩端，觀察其電阻是否為零，由此可確定此晶閘管運行時是否關不斷，如果關不斷，應及時更換逆變晶閘管。（7）發生逆變晶閘管沒觸發導通的現象時，應該使用示波器測量此晶閘管的兩端的電壓波形，若波形為正弦波則證明此晶閘管沒有導通，應檢查脈沖變壓器波形是否正常。

7 結語

造成設備故障的原因較多，逐一排查起來不容易。不同的故障原因也會造成相似的故障現象。如果不能深入了解中頻爐的基本原理，就不能透過現象看到產生故障的本質原因。本文通過對中頻爐常見故障及排除辦法進行了分析，為中頻爐常見故障排除指定了方向。

參考文獻：

[1]袁禮劍. 低壓進線并聯諧振中頻感應電爐系統及其節能的研究[D]. 淄博：山東理工大學，2011.

[2]周勇，孫鵬濤，關鵬.中頻爐的諧波分析與治理 鄭州大學學報，1671-6833（2007）02-0114-03

作者簡介：何宏（1974-12-26），男，漢族，云南省楚雄州祿豐縣人，本科學歷，高級工程師，研究方向：中頻爐常見電氣故障研究。