高壓變頻器常見故障分析及處理

延長石油油田氣化工科技公司 賀 璐

隨著我國科學技術水平的不斷提高，高壓變頻等大功率變頻調速設備在現代工業生產中得到越來越廣泛的應用，其不僅能有效提高設備運行效率，還可降低設備運行成本，減少能源損耗，為企業創造更大的社會經濟效益。一旦高壓變頻設備發生故障，將造成嚴重的經濟損失，并對生產作業人員的安全構成較大的威脅。因此要充分認識高壓變頻設備維護檢修工作的重要性，全面分析高壓變頻器的常見故障類型及原因，加強對故障維修經驗的總結，增強故障排查能力，以更加高效準確地確定故障位置、判斷故障類型，合理應用故障排除技術，從而有效控制故障范圍，降低故障損失，減少故障發生的幾率，為安全生產提供更加可靠的保證。

1 高壓變頻器常見故障分析

1.1 高壓變頻設備概述

變頻調速設備的基本工作原理是通過半導體元件所產生的通斷作用對固定頻率及電壓的交流電進行轉換，以實現對交流電源頻率以及電壓的調節。高壓變頻器一般包括控制柜、配置有移向變壓器的變壓器柜及功率單元柜等組成部分。由于高頻變壓設備不僅可靠性較高，且能通過預設功能參數等方式高質量的輸出或輸入功率，因此能有效適應多種運行工況要求，且其節能效果十分突出，因此得到了廣泛的應用。

1.2 高壓變頻器常見故障類型

根據故障程度的不同可將高壓變頻器故障分為輕故障及重故障兩類，其中輕故障指對高壓變頻器運行不產生明顯影響的故障，特征是在故障發生時并不會導致設備出現停機現象，或在停機時能正常啟動報警裝置，同時在記錄中不會存儲相關的故障信息[1]，常見的輕故障表現為柜門故障燈頻閃；而重故障則對變頻器運行產生明顯影響，特點是高壓變頻設備與高壓開關連掉，須在消除故障后才能將設備重新啟動，同時在記錄中存儲有詳細的故障數據。重故障主要表現為柜門故障燈處于常亮狀態，且監視器顯示屏上顯示有提示信息。

1.3 高壓變頻器常見故障處理措施

1.3.1 高壓變頻器輸出故障處理對策

高壓變頻器輸出故障是常見故障類型之一，主要包括電源故障、負載故障及其他故障等。造成該故障的主因是在切換點位及電機啟動時變頻器出現過流限流、單元模塊驅動以及高壓失電等問題。為防止發生電源輸出故障，應在完成大型電機啟動后在對其他設備進行啟動操作，同時應盡量避免頻繁切換電源。

高壓變頻發生負載故障的主因是出現電流波動、啟動力矩不足以及負載波動或其他電流異常現象。為防止電流波動引發負載輸出故障，應選擇自動調節方式對運行工況參數進行監測調整，以及時對參數設置加以優化[2]。同時在啟動高壓變頻器前應首先采取手動方式操縱盤車，確認轉矩提高且啟動轉矩增加后再啟動設備，以防止發生輸出故障。此外，在選擇高壓變頻設備時應根據實際情況選擇容量相對較大的變頻設備，同時應對其變頻設備的霍爾元件及主控板等元件的各項指標參數進行檢測，以避免電流異常或負載波動影響變頻設備運行的穩定性。

當高壓變頻設備的出現諧振、檢測版短路、主回路接線松動、預設參數不合理以及模擬信號穩定性下降等問題時，也會引發輸出故障。因此在設備上電前應對所有線路、螺釘的緊固性進行全面的檢查，重點檢測檢測板電壓，同時應合理設置啟動頻率、轉矩、以及加速時間等各項參數，以防止高壓變頻設備發生輸出故障。此外還應及時拆除存在諧振現象的浪涌吸收裝置或矯正電容設備，并對干擾較強的接口板進行更換，以避免發生諧振及模擬信號不穩定的情況，減少此類故障的發生。

1.3.2 高壓變頻器輸入故障處理對策

高壓變頻設備常見的輸出故障主要有電壓異常及電流異常兩大類。該類型的故障對高壓變頻設備的正常運行一般并無明顯影響，可不立即停機進行故障排查。在對該類型故障進行處理時應重點檢測其輸入功率和電壓、輸出功率及電流。特別是要對高壓變頻設備的預設電流及電壓參數的合理性進行檢測分析，并要確認輸入電流變比以及電壓系數是否存在異常。此外還應對輸入電纜相序逐一進行檢驗核對，以提高故障排查的準確性。

1.3.3 高壓變頻器通訊故障處理對策

通訊故障也是高壓變頻設備的常見故障類型之一，造成高壓變頻設備發生通訊故障的原因主要包括信號干擾及線路故障等。當高壓變頻設備發生控制器無法通訊故障時，檢修人員應及時對控制器進行查看，以確認監視器和主控板相連的通信線路連接是否緊固，如存在松動現象時應及時進行緊固處理。同時應對控制板電源電壓進行檢測，如見壓制存在明顯異常時應及時更換主控板。此外還應檢查是否有干擾源存在，并采取相應的消除處理措施。

當高壓變頻設備發生接口板無法通訊故障時，應首先對通訊線路進行檢查，以確認其是否存在松動現象，如存在松動問題應及時進行緊固處理。然后應檢測接口板電壓，如電壓值明顯超出允許范圍時應對接口板以及監視器進行更換處理。還應全面檢查通訊設備及線路周圍是否存在干擾源，如在檢查中發現有干擾源時應結合實際情況采取拆除或其他消除干擾措施。

1.3.4 高壓變頻器單元故障處理對策

在高壓變頻設備常見故障中單元故障也是主要類型之一，包括驅動故障、單元過熱或過壓、光纖故障以及熔斷器故障等形式。當高壓變頻設備發生單元驅動故障時，應首先對高壓變頻設備在運行狀態下的電流值進行檢測，如發生電流值存在明顯波動且發生驅動故障警報時，應采取更換單元的故障處理措施。如在高壓變頻設備運行過程中出現一個或一個以上單元發出不定位或不定時的驅動故障警報時，通常是由于運行工況較差，在單元功率電路板上有大量粉塵等雜物堆積而造成的，因此在排除故障時應對電路板表面進行徹底的清理。

當高壓變頻設備發生單元過熱故障時，應對相關的風道、風機、空調濾網及單元柜等通風系統設備進行檢查，以準確確定故障點位置并采取相應的處理措施。當高壓變頻設備發生單元過壓故障時，應對控制板電壓、單元內部以及主控板進行檢測，如發現異常時應及時對主控板及單元進行更換處理。

當高壓變頻設備發生光纖故障時，原因也可能是由于工況環境較差，因此應對單元柜進行徹底清理，避免有積灰存在。同時應對設置與控制器光纖板以及功率單元上的光纖頭進行檢查，確認其是否存在異常，如發現未插好或插對時應及時加以調整。還可根據功率單元的調換方式進行故障判斷，當其存在異常時大多故障點通常位于光纖板上，從而提高故障排查的效率和準確性；當高壓變頻設備發生熔斷器故障時，檢修人員應對三相進線線路以及熔斷器進行全面的檢查，如發現異常時應及時采取更換單元等處理措施。

2 高壓變頻器常見故障分析及處理實踐分析

某企業高壓變頻器故障情況。自2019年6月2日至2021年2月7日甲醛裝置開始調試以來，（一線加壓風機2110，循環風機2108-1/2；二線加壓風機2210，循環風機2208-1/2）一共觸發102次急停（包括運行時正常停機）。設備運行其中共發生故障兩次，其中第一次故障發生于2020年9年12時17點24分，2210加壓風機C3上行通訊故障；第二次故障發生于2020年11年14時10點54分，2208-1循環風機變頻器U4功率模塊上行通訊故障。

故障原因分析。故障發生時，SIS 聯鎖急停將斷開高壓變頻柜的上級高壓電源。在故障發生后，通過與發生故障設備的臥龍以及英威騰廠家聯系獲得其技術人員的建議，不應將變頻器上級高壓電源直接斷開，否則電動機的感生電動勢會對功率模塊進行反向送電。在多次發生反向送電現象后，就有可能造成模塊燒損故障。在故障排查中對我廠其他區域的高壓變頻器進行了橫向對比，均未發現有此類現象發生。

故障處理對策。綜合各方意見建議后，初步判斷由于頻繁啟動SIS 急停、高壓變頻器上級電源被直接切斷是造成故障損壞的原因。為防止再次對高壓變頻功率模塊造成損壞，企業應盡快要求編制相關啟停操作規程，在啟停機操作時應嚴格遵守相關操作規程，以確保其實現軟著陸，嚴禁頻繁觸發急停，減少對高壓變頻器的損傷，從而達到降低故障發生幾率目的。

綜上，通過應用高壓變頻設備能有效提高相關機組運行的效率和安全性，降低能耗，提高設備運行的經濟性。因此要做好高壓變頻設備的日常維護檢修工作，不斷總結實踐經驗，充分了解高壓變頻器的各種常見故障，同時應積極組織維修人員進行技術培訓，提高其技術水平和故障排查能力，為高壓變頻設備的穩定運行提供更加可靠的保證。同時，在設備的使用操作過程也應嚴格遵守操作規程，從而防止故障的發生，為企業創造更大的經濟社會效益。