主頁 > 技術文章 > 工業自動化設備中變頻器使用要注意的問題 2020-05-19

工業自動化設備中變頻器使用要注意的問題

近年來隨著電力電子技術、功率半導體器件及變頻控制理論的發展，變頻器作為一種智能控制電源已被廣泛應用于各行業，國產變頻器日漸出現在市場上，主要以通用型變頻器為主。在自動化變頻器的使用中，由于對變頻器的選型及使用不當，往往會引起變頻器不能正常運行、甚至引發設備故障，導致生產中斷，帶來不必要的經濟損失。本文主要講述變頻器通用型為例在應用中出現的常見故障及處理方法和使用應注意的幾個問題，以便用戶參考。
1、選型：
    一臺喂料油隔泵采用自動化變頻控制，電機型號為JR127_10、115kW，Ue＝380V，Ie=231A,使用FRNll0P7-4EX變頻器。運行中發現有時雖然給定頻率高，但實際頻率調不上去、變頻器跳閘頻繁，故障指示為“OLl”，即變頻器過載。經檢查，變頻器的額定電流為210A，而油隔泵電機在高下料量時運行電流在220A左右波動，驅動轉矩達到極限設定，使頻率不能上調，運行電流大于變頻器額定電流，變頻器過流跳停。分析認為其原因是變頻器容量選擇偏小。
    變頻器的選型應滿足以下條件：
(1)電壓等級與控制電機相符。
(2)額定電流為控制電機額定電流的1．1~1．5倍。
(3)根據被控設備的負載特性選擇變頻器的類型。
    油隔泵為恒轉矩負載，最好選用驅動轉矩極限范圍寬的G7變頻器。選擇FRNl60G7_4EX，變頻器額定電壓為400V，額定輸出電流為304A，驅動轉矩極限為150％，改用FRNl60G7。4EX后，上述問題再也沒有發生。
2、安裝環境：
    由于變頻器集成度高，整體結構緊湊，自身散熱量較大，因此對安裝環境的溫度、濕度和粉塵含量要求高。在工業自動化設備中的變頻器安裝于操作室內，因安裝車間屬于干法車間，變頻器運行環境差，操作室粉塵多，夏季室內溫度高，曾多次發生變頻器故障。在對操作室進行密封和加冷卻設施后，情況大為改善。后來因操作室集中空調冷凝水較多，距離柜子太近，發生了一起變頻器控制板元件損壞的故障。可見在安裝變頻器的同時，必須為變頻器提供一個好的運行環境。
3、參數設定：
    變頻器的設定參數多，每個參數均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個別參數設置不當，導致變頻器不能正常工作的現象。
(1)外加起停按鈕及電位器調頻無效。變頻器出廠時設定為通過鍵盤面板操作，外部控制無效，端子FWD_CM用短接片短接。選擇外部起停及調頻控制時，必須將該短接片去掉。出現上面問題，可能是FWD，CM短接片未取掉，操作方式和調頻方式參數選擇錯誤所致，應重點對該部分進行檢查。
(2)變頻器在電機空載時工作正常，但不能帶載起動。這種問題常常出現在恒轉矩負載。山西鋁廠一臺FRNl60P7。4EX變頻器在試車時電機空試正常、但一帶負荷即跳閘，提高了加減速時間后仍無法帶載。繼續檢查轉矩提升值，將轉矩提升值由“2”改為“7”后，提高了低頻時的電壓輸出。改善了低頻時的帶載特性，電機帶載正常。遇到上述問題時應重點檢查加、減速時間設定及轉矩提升設定值。
(3)變頻器投入運行、電機還未起動就過載跳停。工廠一臺7．5kW_6極電機采用變頻控制，變頻器在投入運行起動時、頻繁跳停。經查原設定時將偏置頻率設定為2H2、變頻器在接到運行指令但未給出調頻信號之前、受控電機將一直接收2H2的低頻運行指令而無法起動。經測定該電機堵轉電流達到47A，約為電機額定電流3倍，變頻器過載保護動作屬正常。改偏置頻率為0Hz，電機起動正常。
(4)頻率已經達到較大值，但電機轉速仍不高。一臺新投用的變頻器頻率設置顯示已經很大，但電機轉速明顯較同頻率下其它電機低。檢查頻率增益設定值為150％。由頻率設定信號增益定義可知：設定增益為設定模擬頻率信號對輸出頻率的比率，假設設定頻率為30Hz，實際輸出頻率僅為20H2。將設定增益改為100％后，問題得到解決。
(5)頻率上升到一定數值，繼續向上調節時，頻率保持在一定值不斷跳躍，轉速不能提高。變頻器工作時，將自動計算輸出轉矩，并將輸出轉矩限制在設定值內。如果驅動轉矩設定值偏小，將可能因輸出轉矩受到限制，使變頻器輸出頻率達不到給定頻率。遇到上面的問題，應檢查驅動轉矩設定值是否偏小，變頻器的容量是否偏小，再設法解決。
4、故障診斷：
    在工業自動化設備中的變頻器擁有較強的故障診斷功能，對變頻器內部整流、逆變部分，CPU及外圍通訊與電動機等故障進行保護。變頻器在保護跳閘后故障復位前，將一直顯示故障代碼。根據故障指示代碼確定故障原因，可縮小故障查找范圍，大大減少故障查找時間。
(1)一臺變頻器在清掃后啟動時，顯示“OH2”故障指示跳停，OH2指變頻器外部故障。出廠時連接外部故障信號的端子“THR”與“CM”之間用短接片短接，因這臺變頻器沒有加裝外保護，THR_CM仍應短接。經檢查，由于66THR”與“CM’之間的短接片松動，在清掃時掉下。恢復短接片后變頻器運行正常。
(2)變頻器一啟動就跳停，故障指示為“OCl”、OCl為加速時過電流，懷疑為電機故障，將變頻器與電機連接線斷開，檢查電機繞組匝間短路。更換電機后變頻器運行正常。
(3)夏季如果變頻器操作室的制冷、通風效果不良，環境溫度升高，則經常發生“OHl”、“OH3”過熱保護跳停。這時應檢查變頻器內部的風扇是否損壞，操作室溫度是否偏高，應采取措施進行強制冷卻，保證變頻器安全過夏。
(4)變頻器在頻率調到15Hz以上時，“LU”欠電壓保護動作。“LU”保護信號指整流電壓不足。我們從整流部分向變頻器電源輸入端檢查，發現電源輸入側缺相，由于電壓表從另外兩相取信號，電壓表指示正常，沒有及時發現變頻器輸入側電源缺相。輸入端缺相后，由于變頻器整流輸出電壓下降，在低頻區、因充電電容的作用還可調頻，但在頻率調至一定值后，整流電壓下降較快、造成變頻器“LU”跳閘。
5、維護：
在工業自動化設備中的變頻器運行過程中，可以從設備外部目視檢查運行狀況有無異常，專職點檢員可以通過鍵盤面板轉換鍵查閱變頻器的運行參數，如輸出電壓、輸出電流、輸出轉矩、電機轉速等，掌握變頻器日常運行值的范圍，以便及時發現變頻器及電機問題。此外，還要注意以下幾點：
(1)設專人定期對變頻器進行清掃、吹灰，保持變頻器內部的清潔及風道的暢通。
(2)保持變頻器周圍環境清潔、干燥。嚴禁在變頻器附近放置雜物．
(3)每次維護變頻器后，要認真檢查有無遺漏的螺絲及導線等，防止小金屬物品造成變頻器短路事故。
(4)測量變頻器(含電機)絕緣時，應當使用500V兆歐表。如僅對變頻器進行檢測，要拆去所有與變頻器端子連接的外部接線。清潔器件后，將主回路端子全部用導線短接起來，將其與地用兆歐表試驗，如果兆歐表指示在5M歐以上，說明是正常的，這樣做的目的是減少搖測次數。

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