起重機變頻器調試與維護中的常見故障與解決

謝衛鋒

【摘要】受時代發展的影響，我國越來越注重起重機變頻技術的開發與應用，在不斷的探究與完善中，變頻調速系統運作效率也得到了明顯提升，不僅如此，變頻器應用管理工作資金消耗也隨著技術更新不斷減少，在起重機應用領域中的應用范圍也日益廣泛。但在現階段起重機變頻器調試與維護過程中，尚且存在較多的故障問題，工作人員還需對故障問題展開深入分析與探究，積極尋找有效解決措施，優化起重機變頻器的調試流程，保障變頻器維護工作效率，為我國其裝機變頻機的應用與管理提供有效參考。

【關鍵詞】起重機;變頻器;調試與維護;故障分析

引言：

新時期背景下，變頻技術水平獲得了飛速提升與發展，相較于傳統型變頻調速系統，我國所掌握的變頻調速技術更具擁有效果與成本控制能力，使得起重機變頻器應用與發展進入新的階段。現階段，變頻器在起重機中的應用正呈現上升狀態，而其應用過程中產生的一系列故障問題，也成為了相關研究人員的重點關注對象。各起重機變頻器應用管理人員還需加大對起重機變頻器的應用管理力度，深入分析各種故障原因，及時采取有效預防措施，優化變頻器調試與故障維修效果，加速變頻器在起重機中的應用與發展。

一、起重機變頻器故障根本原因分析

就我國起重機變頻器應用歷史分析可知，起重機變頻器故障根本原因較為集中，主要也只分為硬件與維護兩大類。顧名思義，硬件故障是指變頻器自身硬件出現問題，而維護故障更多是由其維護過程嚴密性缺失導致。當在起重機變頻器中發現硬件故障時，研究人員還要對相關變頻器進行全方位的檢測，精準定位故障件所在區域，對于故障原件進行高效修復，如無法通過修復恢復變頻器原有應用效果，還需研究人員及時將其更換，避免影響起重機的正常應用。變頻器應用效果檢測一般會對I/O擴展模塊給予高度重視，對接線端子等區域也會進行全面檢測，像主電路板與控制盤電路等元件，管理人員也會針對其采取高效防護措施，同樣的，電機控制和I/O板也具有很高的集成度，工作人員也要將其進行隔離處理后再正式應用。嚴密防范之下，起重機變頻器很少出現故障問題，但也正因如此，一旦起重機變頻器發生硬件故障，很難通過現場與常規手段進行準確故障預測。這時工作人員可向供應商尋求幫助，分析故障問題產生原因，必要時應更換起重機變頻器中的電路板，保障其起重變頻器故障管理系統高效性。再來則是提到的維護方面故障問題，考慮到起重機變頻器維護階段設計問題較多，對變頻器使用造成負面影響效果的因素也多種多樣，工作人員也需針對這一問題展開探究，進一步提升變頻器的自我診斷與自我保護能力，同時可借助相關功能使用時所顯示的信息為依據，與完善的電氣原理圖和其他相關圖表建立對比聯系，選取適配性更高的檢測手段進行故障點的定位于調查，并按照既定程序進行故障修復。

二、起重機變頻器調試與維護中的常見故障與解決

（一）變頻器無輸出電壓故障問題分析

一般在起重機變頻器中輸入啟動指令后，變頻器會自動展開運作，而且應用過程中也會相應產生一定電壓。但實際研究發現，部分情況下輸入啟動指令后，變頻器并未呈現電壓輸出狀態，這也意味著出現了起重機變頻器應用故障。工程人員還需判定變頻器無輸出電壓故障源自以下哪種因素，從而制定針對性解決策略。

首先是因主回路未接通而導致變頻器無輸出電壓的現象，這時工作人員需調查分析起重機變頻器原理設計圖，以圖紙為依據對起重機變頻器應用涉及到的開關與電子元件進行調查，確保其具有良好的應用效果，而熔斷器與接觸器等系統元件，也是確保其完整性后，再繼續投入使用。在變頻器應用過程中，也可能出現導線接頭接觸不良問題，嚴重時甚至會造成導線脫落，影響起重機變頻器應用發展效果。這也需要相關管理人員加大調查檢測力度，杜絕“漏網之魚”的出現。控制回路接線錯誤是起重機變頻器應用過程中的又一故障原因，但在此故障中，變頻器仍處于正常啟動狀態。針對這一問題，工作人員要充分研究變頻器的說明書，同時搜集原理圖以及接線圖等資料，經過高效對比核對之后在對回路接線進行控制，以便及時發現變頻器應用過程中存在的問題，經過修改后重新投入使用。

（二）變頻器接地故障問題分析

我國變頻器接地故障問題主要分為三大類，工作人員需結合不同故障特點，制定更具針對性的問題解決措施。首先是變頻器與輸出濾波器的協調應用，一旦出現輸出濾波器與變頻器匹配性過差的問題，很大可能會造成輸出側高頻短路。是以工作人員在進行變頻器輸出濾波器挑選工作時，需重點考慮變頻器規格，分析濾波器與變頻器的匹配性，盡可能選擇匹配程度更高的濾波器應用到起重機變頻器系統運行中。再來就是電機受潮或設備進水而導致的電機接地直接短路問題，工作人員需起重中機變頻器設備制定完善的防水措施，并推動該措施的實行，保障電機的高效應用。最后則是影響較為嚴重的線路受損接地現象，這一問題的防治需工作人員對起重機變頻器應用全過程投入高度重視，降低線路受損接問題出現概率，提高變頻器應用質量，為起重機變頻器調試與維護工作提供更優質的保障。

（三）電動機升速異常問題分析

電動機升速不正常也是起重機變頻器應用過程中的常見問題，該問題的形成原因主要也分為三大類，工作人員還需依據電動機升速異常問題產生原因進行分析提出適配性更高的解決策略，保障起重機機變頻器的運行效果。首先要提到的是變頻器信號輸入錯誤的問題。變頻器內的調速電位器與凸輪觸點一般處于相連狀態，而一旦兩部分出現接觸不良現象，就會導致變頻器定值上升異常。不僅如此，端子松動、斷線以及變頻器相關元件損壞等問題，也會直接導致變頻器電動機申訴異常現象。受此啟發，起重機變頻器應用前，工作人員需對各元件設置進行檢查與判斷，避免出現調速電位器與凸輪觸點接觸不良問題，還要判斷端子與其他元件應用效果是否符合起重機變頻器正常應用需求，解決電動機不能正常升速的問題。

引起電動機升速異常的第二大原因，就是交流電源或變頻器輸出缺項的問題，盡管其二者缺項原因存在一定差異，但最終都會導致電動機升速異常現象。電源缺相會對變頻器正常應用產生一定影響，使其出現電壓降低等應用問題[1]。當起重機變頻器中出現負序轉矩問題時，電動機電磁轉矩也會產生明顯變化，一旦電磁轉矩過低以至于不能為負載加速提供穩定支持，也就間接引發了電動機升速不正常的問題。究其根本，負序轉矩的產生是由變頻器輸出缺相造成的，變頻器輸出缺相引起了三相電壓不對稱的問題，負序轉矩也就隨之產生。一旦出現相關問題，工作人員需及時檢查熔絲是否發生熔斷現象，還要對導線接頭處進行調查，確保接頭處不存在松落、斷路問題，除此之外工作人員還需判斷起重機變頻器逆變橋晶閘管是否擁有正常應用效果，避免因逆變橋晶閘管無觸發脈沖影響起重機變頻器的正常使用。

最后是變頻器的參數設置方面，如在該環節中工作人員對其頻率參數或電流設定缺乏合理性，導致設定值低于正常水平，也會引起電動機升速異常現象。這里需要提到的是，當變頻器頻率參數位于最低極值點時，電動機就會受頻率影響而出現無法升高的問題，降低電動機的運轉速度，影響變頻器最終應用效果。當電流設定低于正常范圍時，其運行過程中產生的最大轉矩力也受到電流的影響，導致電動機加速異常現象。工作人員還須依據起重機變頻器實際需求進行參數設置，科學設定頻率參數以及電流，優化起重機機變頻器應用效果。還需注意的是，當電流設定值達到變頻器最大極值點時，相應會出現變頻器容量不滿足應用需求的問題，這時工作人員可更換變頻器，使用更大容量的變頻器與電流設定值達到協調效果。但需明確的一點，若該環節中使用閉環矢量進行應用控制，就存在一定自學習失敗的概率，這會導致重載時因特性問題而出現電動機加速失敗的現象，而同一現象在輕載時工作中卻不會顯現。這還需要工作人員對電動機中的參數進行檢查，確保無誤后再次進行自學習。

（四）機構運轉不穩定問題分析

與其他問題不同，變頻器機構運轉問題并沒有明顯的規律可循，且其出現時間普遍較短，很難進行明確的判定。結合我國以往起重機變頻器應用過程中的研究，可知機構運轉不穩定問題會由以下三種原因導致。第一類取決于起重機變頻器電源用電種類，當電源用電為臨時電時，電壓穩定性無法保證，再加上現場內多數設備并沒有固定的工作規律，像電焊機等設備應用具有較高隨機性，這也導致了機構工作不穩定的問題。其次是負載不正式、不穩定的問題，該問題的出現也會為起重機變頻器運轉造成一定影響。除此之外，應用過程中，變頻器信號還會受到外界噪音條件的影響。針對上述問題，工作人員還需在起重機變頻器應用過程中增設屏蔽電纜與進線濾波器等設備，降低外界因素對變頻器應用的影響，增強變頻器機構運轉穩定性。

（五）過電流故障問題分析

在變頻器轉速過程中，可能會出現震蕩干擾的現象，這一方面是因為受到純電器回落的影響，而另一方面則有可能由電器頻率與機器頻率共振導致。針對這一問題，工作人員可使用載波頻率降低法進行電流調整，避免出現過電流故障問題。當共振范圍確定后，工作人員還須使用跳躍頻率功能跳過共振頻率，保障變頻器應用效果。變頻器容量不足也是過電流故障產生的原因之一，工作人員可通過調整變頻器容量避免相關問題出現。

（六）過電壓故障問題分析

過電壓故障常發生在機構減速制動過程中，而其故障產生原因主要是由于中間回路與制動環節相關問題。當變頻器電源電壓呈現升高狀態，直至10%以上時，就會出現過電壓故障問題。不僅如此，過電壓故障與制動電阻阻值也有一定關系，當制動電阻阻值過大以至于變頻器實際應用不匹配，或因制動電阻損壞無法起到應有作用，就會導致釋放回饋的能量超出標準電壓范圍，導致過電壓故障[2]。起重機變頻器應用過程中，也可能會發生中路回路濾波器電容變小甚至失效的問題，有時電路故障也會導致變頻器出現過電壓風險。基于上述現象，工作人員在變頻器應用過程中還需重點檢查電容器使用情況，確保其無異味，無變色問題，同時還要確保安全閥處于正常應用狀態，且箱體密封性完好，無變形問題，從而保障過電壓故障問題防治效果。

（七）諧波干擾問題分析

使用變頻器驅動的起重機普遍應用PLC系統進行自動化管理，但就該系統應用研究顯示，其受變頻器諧波的影響較為嚴重，高強度諧波下會使動作發生錯誤。尤其在起重機具有高操作性或限位開關信號的地方，動作錯誤現象會更加嚴重。針對這一工作流程進行分析，電氣線路是導致諧波干擾問題的主要條件。考慮到該流程中對變頻電機的應用，工作人員還需對動力線與操作信號等控制線設計進行全面考慮避免敷設距離過長的問題，限位開關等設計也需按找相關標準進行，保障起重機變頻器應用效果。而一旦出現電氣線路過長的問題，PlC系統會在信號輸入環節后受到嚴重的諧波干擾，使得線路內的漏電流問題逐漸加大，最終導致系統故障。事實上，即使故障發生前PLC系統輸出起點維持在（0）的狀態，受到避免影響也會激增至系統故障的數值。

起重機變頻器應用經歷了不斷發展與完善，相關人員也在諧波干擾問題探究與分析中總結了有效經驗。工作人員可使用單獨的房間進行PLC設備安裝，使其形成獨立的PLC室，避免相關設備及裝置因變頻器降低而產生負面影響，改變起重機變頻器的最終應用效果。接著工作人員還可使用屏蔽電纜對信號線進行控制，降低干擾效果。增設濾波裝置也是降低起重機變頻器受干擾效果的有效方式，但需注意的是濾波器加設應在變頻器的輸出部位，同時要對變頻電機的動力線材質進行調整，選取屏蔽電纜作為動力線。最后還需基于合理性角度考慮，對線路長度進行合理規劃，完成諧波干擾故障問題的有效防治。

起重機變頻器故障問題實例

我國起重機變頻器故障問題中，常會多功能大車機組無法啟動的現象。以我國某工廠起重機變頻器應用為例進行分析，探究起重機機變頻器的調試與維護。我國工廠使用多功能機組的情況較為常見，且大車一般選取兩個十一千瓦的電機進行驅動，而起重機機變頻器應用頻率最高的是CIMR—G5A4022。該廠房磁場強度約為50特斯拉，這會導致大車受到嚴重吸附力的影響，當車輛經過廠房門口，軌道就會受到強吸附力的作用，導致變頻器低頻力矩不足，產生搭車無法啟動問題[3]。針對這一問題，相關人員可通過適當提升變頻器低頻輸出電壓的方式解決，但若該過程中僅完成了變頻器輸出電壓的提升，也會造成變頻器低頻輸出力矩變小的問題。

結束語：

新時代背景下，變頻技術越來越成為起重機應用過程中的重要組成，無論是變頻器調試還是維修，都對起重機最終應用效果有著緊密聯系，工作人員還需進一步了解變頻器調試與維修過程中可能出現的問題，積極探究解決方式，使起重機變頻器獲得更優質的應用效果。

參考文獻：

[1]管云忠.變頻器電源電路及故障排除方法解析[J].電子世界，2021（24）：59-60.DOI：10.19353/j.cnki.dzsj.2021.24.028.

[2]張旭梅.變頻器常見故障報出機制及處理措施[J].科學技術創新，2021（34）：60-62.

[3]游開強.自動化控制系統中變頻器應用于故障維修研究[J].電子技術與軟件工程，2021（20）：101-103.