《變頻器故障處理》PPT課件.ppt

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變頻器應用 維護與維修 第五章變頻器故障的處理 第五章變頻器故障的處理 5 1通過修改參數碼排除故障當變頻器工作中出現了故障跳閘 同時要伴隨著故障報警 操作面板上的顯示屏同時顯示出故障代碼 根據故障代碼 可確定故障的類別 參考變頻器使用說明書 通過修改參數碼 可排除故障 第五章變頻器故障的處理 5 1 1參數設置變頻器操作面板是最重要的人機操作界面 它不僅能夠實現參數的輸入功能 還能實現頻率 電流 轉速 線速度 輸出功率 輸出轉矩 端子狀態(tài) 閉環(huán)參數 長度等物理量的監(jiān)控 以及對這些物理量進行存儲與修改 通過變頻器的故障報警顯示 對上述物理量進行適當修改 排除變頻器的有關故障 下圖所示為三菱和艾默生變頻器的操作面板 第五章變頻器故障的處理 變頻器一旦檢測到故障信號 即進入故障報警顯示狀態(tài) 閃爍顯示故障代碼 如圖所示的E OC1加速過流故障和E008輸入側缺相故障 第五章變頻器故障的處理 艾默生操作面板 第五章 變頻器故障的處理 5 2過壓問題的處理1 過壓問題的提出變頻器過壓是由電壓輸入端和電動機輸出端的外電壓超標造成的 電源超壓多以雷擊 電網故障 自備發(fā)電機電壓超標等原因造成的 故障鑒定容易 回饋電能造成的超壓判斷較困難 第五章 變頻器故障的處理 2 輸入端過壓輸入端過壓輕則跳閘 重則損壞變頻器內部電路 第五章 變頻器故障的處理 案例1 變頻器防雷案例分析 雷擊分為直擊雷和感應雷 直擊雷是雷電直接落在雷擊物上 產生的破壞最大 感應雷是雷電產生的電磁波在導體上產生的感應高壓 使連接到導體上的電器過壓而損壞 在電網上 已經安裝了多級避雷器 但前級雷電的殘存電壓或變頻器附近的雷電感應電壓仍然會對變頻器造成破壞 解決方案 在變頻器控制柜中安裝進線避雷器 第五章 變頻器故障的處理 進線避雷器可采用電源防雷模塊 滑道安裝 并聯接地 該避雷器模塊為間隙放電 沖擊放電電流15kA 10 350 s 工作電壓250V 也可以采用在電源線上并聯壓敏電阻防雷 第五章 變頻器故障的處理 2 輸出端過壓主要是電動機發(fā)電效應形成的過壓 第五章變頻器故障的處理 由上圖分析可知 只要是電動機的轉速大于變頻器的輸出轉速 電動機就產生發(fā)電效應 給變頻器充電 在工程上 變頻器過壓現象是復雜的 但我們循著電動機只要出現了發(fā)電效應 必然受到了外界能量干擾 只要找出外界對電動機的干擾 問題就解決了 第五章變頻器故障的處理 4 過壓案例分析案例2 茶葉機變頻器恒速運行過壓某茶葉廠使用兩臺三菱變頻器FR E540 2 2K CH 2 2KW 變頻器 控制兩臺6CBC型八角炒干機 如圖所示 其中一臺變頻器一直運行良好 另一臺變頻器運行中偶爾出現EOV2恒速過壓故障 后用戶將此變頻器功率換高一檔為3 7KW 變頻器仍然會出現EOV2故障 第五章變頻器故障的處理 案例分析 茶葉機變頻器恒速運行過壓由于變頻器能在復位后正常運行 所以應重點檢查變頻器在運行中的電壓變化情況 測量變頻器FR E540 2 2K CH的直流母線電壓UPN在恒速運行過程中電壓偶爾有上升現象 當電壓達到760V時變頻器報EOV2 恒速過壓故障 從此現象可以看出此臺八角炒干機在恒速運行過程中 是由于機械部分重心不穩(wěn)而出現再生回饋 第五章變頻器故障的處理 案例分析 茶葉機變頻器恒速運行過壓變頻器上電后 重新修改以下參數 Pr 30 再生功能選擇為 1 該參數根據實際情況進行設定 即 0 為無能耗制動組件或外接制動單元的方式進行能耗制動 而 1 為有能耗制動組件 Pr 70 制動使用率為10 制動使用率根據實際情況選擇為10 當Pr 30為 0 時 Pr 70沒有顯示 制動使用率固定在3 另外 Pr 70必須設定在所使用的制動電阻發(fā)熱功率內 否則會有過熱的危險 第五章變頻器故障的處理 案例3 工頻泵停機變頻泵過壓跳閘某水務局一臺100KW工頻泵和一臺160KW變頻泵并聯為市區(qū)供水 當100KW工頻泵拉閘停機時 變頻泵報過壓跳閘 第五章變頻器故障的處理 案例分析 工頻泵工作時 水流在管道中高速流動 形成很大的慣性 當工頻泵突然停止 管道中產生負壓 形成空化現象 負壓將水從變頻泵中吸入 推動葉輪轉動 使電動機的轉速高于變頻器的輸出轉速 電動機產生發(fā)電效應 解決方案 在變頻器上加裝制動電阻 第五章變頻器故障的處理 5 4變頻器過流故障的排除5 4 1過流分析變頻器出現過流保護跳閘 是因為變頻器中電流的峰值超過了過流檢測值 約為額定電流的150 200 不同變頻器的保護值不一樣 變頻器則顯示 OC 表示過流 由于逆變器件的過載能力較差 所以變頻器的過流保護是至關重要的一環(huán) 過流的主要原因有 1 起動過程中引起過流跳閘因為負載的慣性較大 變頻器的加速時間設置的較短 引起起動跳閘 負載的靜摩擦力較大 起動力矩大 其他原因引起起動跳閘 起動過流跳閘的特征是 重新起動時并不立即跳閘 而是在加速時跳閘 第五章變頻器故障的處理 起動過程中跳閘一般可以通過參數設置就可以解決 2 頻率上升到一定值過流跳閘1 變頻器啟動負載重設置低頻轉矩補償 提高啟動轉矩2 電動機匝間短路 根據具體情況進行區(qū)分 如電動機在啟動中沒有過載情況 就要考慮電動機是否有問題 第五章變頻器故障的處理 3 正常工作中負載引起過流跳閘當正常工作中變頻器經常過流跳閘 一般為負載不穩(wěn)定 不管是沖擊負載還是非沖擊負載 只要是過流跳閘 首先要檢查變頻器的過流值是否達到了變頻器的容限電流 如果達到了容限電流 就要考慮更換高一級的變頻器 4 外電路短路造成過流跳閘電動機繞組短路 接線短路 接線端子短路等引起的過流 是最危險的一種過流 因為電流的陡度大 極易造成功率模塊的損壞 該種過流的特征是 變頻器運行就跳閘 不能工作 遇此情況 不能屢試 要認真檢查外電路是否有短路故障 5 內部電路損壞過流跳閘特征為 一上電就跳閘 一般不能復位 主要原因是模塊壞 驅動電路壞 電流檢測電路壞 第五章變頻器故障的處理 5 4 2故障案例案例4 變頻器過流跳閘故障現象 一金屬加工企業(yè)變頻器改造項目 用一臺75KW變頻器拖動一臺75KW電動機 變頻器一運行就跳 OC 不能工作 故障檢查 根據變頻器跳OC現象分析 因為是空載起動 不像是起動過電流 懷疑電動機有問題 將電動機接線斷開 重新起動 變頻器工作正常 測量電動機繞組電阻 沒有短路現象 將電動機接到工頻電路 工作正常 后將電動機又接回變頻器 仍然跳OC 第五章變頻器故障的處理 故障原因分析 將電動機分解 發(fā)現電動機繞組有短路燒痕 判斷為電動機匝間短路 因為電動機為工作多年的老電機 絕緣程度大大下降 變頻器的輸出波形又為PWM波 造成電動機匝間局部短路 重新換一臺電動機 故障排除 在設備改造時 要注意老電動機的絕緣是否下降 如不能適應變頻器的要求 就要采用變頻器專用電動機或新電機 第五章變頻器故障的處理 案例5 電動機過流案例現象 某水務局一臺變頻水泵 當變頻器輸出頻率達到16Hz時變頻器過流跳閘 案例分析 因為變頻器驅動的是水泵 水泵按平方率特性曲線輸出 不會在某頻率出現過載情況 那么變頻器過流另有原因 斷開電動機 空載運行正常 該變頻器可以空載運行 再接入電動機 仍然在16Hz左右出現過流跳閘 換一臺電動機 運行正常 說明過流是電動機故障 案例處理 分解電動機 發(fā)現電動機繞組有短路現象 原來變頻器的輸出頻率上升時 電壓也在上升 當電壓上升到匝間擊穿電壓時 變頻器過流跳閘 第五章變頻器故障的處理 案例6 換熱加泵時變頻器過流某用戶用一臺西門子MM440系列22KW變頻器來控制紡織車間集中供熱換熱系統 如圖所示 在停機加泵時總是出現F001過流故障 第五章變頻器故障的處理 案例分析 用戶現場檢查參數發(fā)現 變頻器的停車方式為OFF1 即變頻器按照選定的斜坡下降速率減速并停止 這也就意味著變頻器在從運行頻率減速到0Hz過程中 始終是有電流輸出的 并因負載過重而過流跳閘 第五章變頻器故障的處理 故障排除 因為是停車階段過流 可采用兩種方法解決 一種是加長變頻器的減速時間 一種是將變頻器設置為自由停車 本例為將變頻器修改為自由停車 將命令數據組參數P0701 1修改為P0701 3 當停車命令到來 變頻器輸出為零 電動機自由停車 第五章變頻器故障的處理 5 5過載的原因及處理電動機在運行中 運行電流超過了額定值但又小于過流限定值 運行時間又較長 稱為過載 過載的基本特征是 電流雖然超過了額定值 但超過的幅度不大 一般也不形成較大的沖擊電流 否則就變成過流故障 過載的另一個顯著特征是有一個時間的積累過程 當積累時間達到時才報過載故障 第五章變頻器故障的處理 5 5 1過載原因分析過載發(fā)生的主要原因有以下幾點 1 機械負荷過重其主要特征是電動機發(fā)熱 用手觸及電動機的外殼 明顯發(fā)燙 也可從變頻器顯示屏上讀取運行電流 與電動機的額定電流進行比較 判斷過載情況 2 三相電壓不平衡引起某相的運行電流過大 導致過載跳閘 其特點是電動機發(fā)熱不均衡 從顯示屏上讀取運行電流時不一定能發(fā)現 因很多變頻器顯示屏只顯示一相電流 有效的方法是用電壓表測量變頻器的三相輸出電壓 以判斷變頻器是否缺相或電壓不平衡 第五章變頻器故障的處理 3 誤動作變頻器內部的電流檢測部分發(fā)生故障 檢測出的電流信號偏大 導致過載跳閘 5 5 2過載故障的解決對策1 檢查電動機是否發(fā)熱如果電動機的溫升不高 則首先應檢查變頻器的電子熱保護功能預置得是否合理 如變頻器尚有余量 則應放寬電子熱保護功能的預置值 如果電動機的溫升過高 而所出現的過載又屬于正常過載 則說明是電動機的負荷過重 這時 應考慮能否適當加大傳動比 以減輕電動機軸上的負荷 如能夠加大 則加大傳動比 如果傳動比無法加大 則應加大電動機的容量 第五章變頻器故障的處理 2 檢查電動機側三相電壓是否平衡如果電動機側的三相電壓不平衡 則應再檢查變頻器輸出端的三相電壓是否平衡 如也不平衡 則問題在變頻器內部 如變頻器輸出端的電壓平衡 則問題在從變頻器到電動機之間的線路上 應檢查所有接線端的螺釘是否都已擰緊 如果在變頻器和電動機之間有接觸器或其它電器 則還應檢查有關電器的接線端是否都已擰緊 以及觸點的接觸狀況是否良好等 第五章變頻器故障的處理 5 5 3過載案例分析案例7 一臺富士FR5000G11S 11KW變頻器拖動一臺Y2 132S 6 7 5kW電動機 投入運行時 頻繁跳過載 顯示 OLU 故障檢查 現場檢查機械部分是否卡死 盤車輕松 無堵轉現象 又參考變頻器使用說明書 檢查變頻器的參數 經檢查 偏置頻率原設定為3Hz 變頻器在接到運行指令但未給出頻率控制信號之前 電動機一直接收3Hz的低頻運行指令而無法起動 經測定該電機的堵轉電流達到50A 約為電動機額定電流的3倍 變頻器過載保護動作屬正常 修改變頻器的參數 將 偏置頻率 恢復為出廠值 0Hz 電動機起動恢復正常 第五章變頻器故障的處理 故障分析 變頻器的頻率偏置設定如圖 屬于正偏置 當給變頻器加上運行信號 控制信號還沒有加上時 變頻器輸出3Hz頻率 Y2 132S 6額定轉速960r min 轉速差為40r min 此時電動機沒有起動 實際轉速差為3 60 180r min 說明電動機的起動頻率偏高 電動機還沒有起動時已經形成過流 該變頻器的頻率偏置參數應設置在1Hz以下 低于額定轉速差40r min 該變頻器沒有報過流的原因是因為變頻器的容量比電動機的大 第五章變頻器故障的處理 案例8 水泵變頻器過載某供水單位使用艾默生TD2000 4T0300P 30KW 變頻器拖動水泵負載 使用過程中變頻器經常報E013故障 過載 檢查故障電流記錄58A 變頻器額定電流60A 經查說明書 風機 水泵變頻器過載能力為 110 額定電流1分鐘 為什么該變頻器工作電流小于額定電流就報過載呢 第五章變頻器故障的處理 案例分析 經現場了解和查看 發(fā)現水泵負載長期工作在48Hz 電流長期在58A左右 報E013的原因為變頻器帶載能力不夠 需要更換更高一級的變頻器 即更換為TD2000 4T0370P或EV2000 4T0370P 37KW 為什么會做出變頻器帶載能力不夠的結論呢 原來變頻器的過載保護按反時限曲線不同分為G型和P型 本例機型為P型機 其P型機反時限曲線如下圖 當變頻器輸出電流達到95 持續(xù)時間達到1小時時 即報 E013 當變頻器輸出電流達到110 持續(xù)時間達到1分鐘也同樣報E013 第五章變頻器故障的處理 第五章變頻器故障的處理 5 6缺相故障的原因及處理5 6 1缺相故障的原因分析變頻器有單相220V和三相380V之分 輸入缺相只存在于三相產品中 圖所示為變頻器主電路 R S T為三相交流輸入 當其中的一相因為熔斷器或斷路器的故障而斷開時 便發(fā)生了缺相故障 第五章變頻器故障的處理 1 正常情況當變頻器正常工作時 直流母線上的電壓如圖所示 一個工頻周期內將有6個波頭 此時直流電壓的最大值為537V 平均值為515V 最小值465V 對于一個7 5KW的變頻器 其濾波電容容量一般為900 當滿載運行時 電壓降落大約為40V 即平均電壓為500V左右 當濾波電容容量下降 滿載時平均電壓會低于500V 第五章變頻器故障的處理 2 缺相情況當輸入缺相時 一個周期內只有2個電壓波頭 且整流電壓最低值為零 此時電壓的平均值為342V 比正常情況低了170V 但當空載時 因為有濾波電容 仍可使直流母線上電壓達到500V以上 當變頻器一帶載 電壓隨負載的增加迅速下降 當頻率上升到十幾Hz 電壓下降到400V以下 最好的判斷方法是用電壓表測量開機時直流母線電壓的下降情況 第五章變頻器故障的處理 變頻器缺相 分為外電路缺相和內電路缺相 外電路缺相一般電工就可以處理 內電路缺相就要進行解體維修 技術難度較大 正確判斷變頻器內部缺相或外部缺相是一項重要的工作 他可以區(qū)分缺相故障由誰來處理 判斷缺相最簡單的方法就是進行交流輸入端子電壓的測量 測量方法第七章介紹 第五章變頻器故障的處理 5 6 2變頻器缺相案例分析案例9 變頻器起動后跳 LU 案例現象 一臺富士FRN11G11S變頻器在頻率上升到15Hz以上時 LU 欠電壓保護動作 案例分析 變頻器欠壓故障是在使用中經常碰到的問題 主要是因為主回路電壓太低 220V系列低于200V 380V系列低于350V 或變頻器自身原因 變頻器自身的主要原因有 整流模塊某一路損壞 濾波電容容量不足 其次是主回路接觸器損壞 導致直流母線電壓損耗在充電電阻上而導致欠壓 再有就是電壓檢測電路發(fā)生故障而出現欠壓問題 第五章變頻器故障的處理 案例檢查 首先檢查輸入側電壓是否有問題 然后檢查電壓檢測電路 從整流部分向變頻器電源輸入端檢查 發(fā)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(fā)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(qū) 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 接通斷相電路 試機正常 第五章變頻器故障的處理 案例10 某塑料擠出機 采用艾默生TD2000 4T0550G變頻器作為主驅動 在運行過程中 聽見變頻器內有異響 但變頻器能繼續(xù)運行 懷疑變頻器有問題 但無任何故障代碼 停機后仍能繼續(xù)運行 用鉗型電流表檢查輸入進線電流 發(fā)現其中一相基本無電流 但變頻器未報E008輸入缺相故障 第五章變頻器故障的處理 電路檢查 檢查變頻器的所有故障代碼 均無輸入缺相E008故障 檢測變頻器主回路 發(fā)現其中一個整流橋有炸裂痕跡 用萬用表檢測D2 D5 發(fā)現 二極管正向不導通 反向也不導通 即變頻器缺相 第五章變頻器故障的處理 圖中 1 接觸器2 濾波電容3 整流電橋4 熱敏電阻5 整流橋風扇6 IPM7 驅動板8 工頻變壓器9 限流電阻10 IPM風扇 第五章變頻器故障的處理 5 8其他故障的排除5 8 1電磁干擾故障的排除1 變頻器干擾分析變頻器的干擾問題一般分為 變頻器自身干擾 外界設備產生的電磁波對變頻器干擾 變頻器對其它弱電設備干擾3種情況 變頻器的干擾途徑為 傳導干擾 電磁波輻射干擾和磁場耦合干擾 在變頻器的外部控制設備上和控制信號線上產生干擾信號 這個干擾信號和控制信號相疊加 進行變頻器的控制 因此 電磁干擾多反映在變頻器的運行控制上 如電動機在運行過程中突然停機 電動機運行時快時慢 運行速度不穩(wěn)定 電動機停不下來 按鈕不起作用等等 這些都是變頻器可能受到干擾的具體體現 第五章變頻器故障的處理 干擾途徑 第五章變頻器故障的處理 變頻器受到電磁干擾的主要原因是變頻器的屏蔽不良 一是電源線屏蔽不良 PWM波輻射嚴重 二是控制設備 信號線屏蔽不良 感應進了干擾信號 三是沒有合理的接地 四是工頻電源的干擾諧波傳入了控制設備 從發(fā)生的電磁干擾案例分析 問題主要出現在上述四個方面 當判斷變頻器為電磁干擾 首先檢查變頻器的接地情況 信號線的屏蔽情況和走向 電源線是否進行了屏蔽 是否套入共軛磁環(huán) 是否接入濾波器等 可用示波器進行控制信號的觀察 從而發(fā)現干擾途徑 第五章變頻器故障的處理 案例11 變頻器儀表干擾不能正常工作案例現象 某公司進行水泵節(jié)能改造項目 安裝了9臺ABBACS系列變頻器 其中8臺變頻器是ACS 510系列 功率范圍為45 110kW 另外一臺變頻器是ACS 800系列 功率為200kW 此臺變頻器和另外一臺45k變頻器安裝在一臺1000kV A車間變壓器供電的380V母線上 變頻器的4 20mA調速信號均來自PLC控制系統 第五章變頻器故障的處理 案例調試 在調試中ACS 510系列變頻器運轉正常 但ACS 800變頻器運轉時出現了兩個問題 1 兩線制儀表信號受到干擾 測量值出現波動 波動比較嚴重時 控制系統發(fā)出壓力高或者壓力低的信號 控制系統均誤認為是壓力過低 而自動關閉一些閥門 下圖曲線為變頻器工作和停止時儀表的記錄曲線 由圖可見 變頻器工作時儀表中感應了較強的干擾信號 但是 除了兩線制以外的儀表 均正常工作 沒有受到干擾 第五章變頻器故障的處理 2 變頻器運行后 車間變壓器保護裝置誤動作 經常發(fā)出過負荷報警 甚至發(fā)生誤動作跳閘 而變壓器實際負荷才500kW 并沒有出現過負荷 故障分析 初步判斷是因為變頻器功率比較大 產生的電磁干擾也比較強烈 并且由于控制線與動力線距離比較近造成的 其4 20mA調速信號電纜采用的是屏蔽雙絞線 穿鍍鋅鋼管后沿電纜橋架敷設 鋼管與電纜橋架的距離約為5cm 第五章變頻器故障的處理 故障處理 將控制電纜和動力電纜之間的距離調整到30cm以上再次試驗 發(fā)現干擾現象仍然存在 為了再次確認是否是電磁干擾沿控制線路引入PLC控制系統 將控制電纜從PLC控制柜去除 變頻器控制柜現場手動調速 發(fā)現兩線制儀表信號受到的干擾現象仍然存在 所以基本排除了是電磁干擾信號沿控制線路引入PLC控制系統 隨后采用專用電能質量測試儀對變頻器供電回路進行諧波測試 測試諧波數據如表2所列 諧波電流波形和諧波含量如圖3 圖4所示 第五章變頻器故障的處理 變頻器諧波測量數據 第五章變頻器故障的處理 從測試的諧波數據可知 變頻器產生了大量諧波 主要以5次 7次 11次諧波居多 從變頻器電壓曲線可以明顯的看出 諧波電流使正常的電壓曲線不再是正弦曲線 諧波含量柱形圖所顯示的情形和所測得的諧波數值相吻合 證實了是變頻器諧波以電磁傳導方式傳播到供電網絡中去 從而影響到儀表變壓器繼電保護裝置不能正常工作 根據以上測試結果 仔細分析了ACS 510系列變頻器和ACS 800變頻器的結構區(qū)別 從ABB變頻器使用手冊和其他技術資料中發(fā)現 兩種變頻器在其附件配置上稍微有點區(qū)別 第五章變頻器故障的處理 ACS 510系列變頻器輸入端內置了一臺變感式交流輸入電抗器和RFI濾波器 交流電抗器和RFI濾波器是標準配置 在實際使用中不需要額外的濾波器 而ACS 800變頻器在輸入端只內置了一臺交流輸入電抗器 EMC濾波器是可選設備 如果在設備訂貨時沒有要求強調安裝EMC濾波器 ABB廠家只在輸入端內置一臺交流輸入電抗器 經核實 這臺變頻器訂貨時確實沒有要求配置EMC濾波器 于是在變頻器輸入端增加了一臺變頻器專用FT330 400型輸入濾波器 然后再開機試驗 儀表信號受干擾現象消除 并且變壓器繼電保護裝置誤動作事故也不再發(fā)生 第五章變頻器故障的處理 總結 1 變頻器的信號線必須進行良好屏蔽 當信號線大于5m以上時 要用鍍鋅鐵管屏蔽 2 變頻器的容量大于50kW以上時 要在輸入端加電磁濾波器 以濾除變頻器諧波對電網的干擾 如果變頻器的容量很大 對電網的傳導干擾是很嚴重的 使工作在電網上的電器都受到不同程度的干擾 甚至使控制系統癱瘓 第五章變頻器故障的處理 5 8 2變頻器的軟件故障變頻器由單片機控制 可進行程序預置 通過內部程序運行 控制變頻器按照預置設定進行工作 變頻器的硬件是由半導體電路組成的 易受溫度 強光照射 電磁輻射等的影響 當硬件受到了干擾 不能處于正常的開關狀態(tài) 則運行程序就受到干擾 不能按設定值運行 變頻器的原始程序是由人工編制的 總有考慮不周的地方 當遇到一些突發(fā)因素 就有可能造成死機 失控等現象 有的失控現象和電磁干擾混在一起 不好區(qū)分 往往有這種情況 變頻器失控 將參數恢復為出廠設置 再重新預置 變頻器工作正常 敬請?zhí)岢鼋ㄗh 謝謝