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變頻器故障原因分析

文檔作者：武智梅1 陳月忠2 帥安文2 文檔來(lái)源： 1．蘭州寰球工程公司 2．中國(guó)石油蘭州化工分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月09日
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第12期武智梅等．變頻器故障原因分析
變頻器故障原因分析
、武智梅1 陳月忠2 帥安文2
(1．蘭州寰球工程公司，蘭州730060；2．中國(guó)石油蘭州化工分公司，蘭州730060)
摘要為了解決變頻器發(fā)生故障的問(wèn)題，采用相關(guān)技術(shù)手段監(jiān)測(cè)變頻器的運(yùn)行情況并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
分析了故障原因，最終提出故障改進(jìn)建議。
關(guān)鍵詞變頻器故障原因分析
中圖分類號(hào)TH89 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B 文章編號(hào)1000—3932(2012)12-1663-02
自2011年5月起，中國(guó)石油蘭州化工分公司
催化劑廠先后共有8臺(tái)變頻器(5臺(tái)ABB，
ACS800；兩臺(tái)施耐德ATV61；一臺(tái)三菱)發(fā)生故
障。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)變頻器多發(fā)生整流、逆變模
塊擊穿及電路板保險(xiǎn)絲熔斷等故障。為了分析變
頻器發(fā)生故障的原因，筆者采用相關(guān)技術(shù)手段監(jiān)
測(cè)其運(yùn)行情況，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析了發(fā)生故障的
原因并提出了建議。
1 故障原因分析
1．1 變頻器運(yùn)行環(huán)境
在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，空氣中分子篩粉塵和蒸汽含量
很高，因此變頻器安裝在現(xiàn)場(chǎng)控制柜中(IP00，變
頻器的防護(hù)等級(jí)為零)。為了使變頻器正常散
熱，在控制柜上安裝強(qiáng)制冷卻風(fēng)扇。變頻器的電
源電纜、負(fù)荷電纜及控制電纜等全部從控制柜的
底部進(jìn)入控制柜，導(dǎo)致控制柜密封不嚴(yán)，粉塵和蒸
汽可以通過(guò)控制柜底部進(jìn)入變頻器柜，進(jìn)而進(jìn)入
變頻器中。
在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)分子篩的導(dǎo)電性能進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)
現(xiàn)分子篩粉塵干燥時(shí)，絕緣良好；但分子篩一旦潮
濕就會(huì)導(dǎo)電。為了了解環(huán)境中粉塵進(jìn)人變頻器的
情況，在更換變頻器(ABB，ACS800)不到12h后
打開(kāi)變頻器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)變頻器內(nèi)部已經(jīng)有粉
塵進(jìn)入，并粘附到模板、插件及電源插頭等部件
上，且粉塵潮濕。
現(xiàn)場(chǎng)拆解一臺(tái)ABB(260kW)變頻器進(jìn)行檢
查，直流母線為集中式母線，其正、負(fù)極之間用絕
緣塑料板(厚度在0．8mm左右)進(jìn)行絕緣隔離后
疊壓在一起，直流母線正、負(fù)極裸露處距離僅為
11．6mm左右。在變頻器正常運(yùn)行時(shí)，直流母線
正、負(fù)極間的電壓為540V左右，最高電壓達(dá)800V
左右。當(dāng)絕緣塑料板和直流母線上吸附的灰塵達(dá)
到一定量后，直流母線正、負(fù)極之間開(kāi)始放電，最
終導(dǎo)致直流母線短路，發(fā)生崩燒，整流、逆變模塊
擊穿，電路板保險(xiǎn)絲熔斷。
1．2變頻器選型
按照生產(chǎn)機(jī)械對(duì)變頻器的技術(shù)要求，常將變
頻器分為恒轉(zhuǎn)矩變頻器、恒功率變頻器和風(fēng)機(jī)、水
泵變頻器3種類型。恒轉(zhuǎn)矩變頻器過(guò)流能力為
150％×60s，風(fēng)機(jī)、水泵變頻器過(guò)流能力較恒轉(zhuǎn)矩
變頻器過(guò)流能力要弱。
爐一1電機(jī)所帶負(fù)載為轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)矩較
大(重載)，屬于恒轉(zhuǎn)矩重負(fù)荷負(fù)載。因此在使用
變頻器驅(qū)動(dòng)爐一1電機(jī)時(shí)，按照變頻器選型手冊(cè)，
應(yīng)選用恒轉(zhuǎn)矩變頻器，而所更換的6臺(tái)變頻器都
為風(fēng)機(jī)、水泵變頻器。按照說(shuō)明書(shū)的技術(shù)說(shuō)明，強(qiáng)
調(diào)海拔高度超過(guò)1 000m時(shí)變頻器需要降容使用，
蘭州的海拔為1 520m，那么上述6臺(tái)變頻器與
22kW的負(fù)載(重載)不匹配，實(shí)際帶載能力為
15kW。綜合上述的分析，變頻器存在選型不匹配
的問(wèn)題。
1．3變頻器的運(yùn)行
1．3．1機(jī)械設(shè)備的影響
在生產(chǎn)裝置現(xiàn)場(chǎng)檢查變頻器驅(qū)動(dòng)的設(shè)備爐一
1轉(zhuǎn)爐，發(fā)現(xiàn)爐一1轉(zhuǎn)爐存在彎曲的情況；轉(zhuǎn)爐在
旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，有齒圈護(hù)罩與擋火圈互相摩擦的聲
音。在轉(zhuǎn)爐彎曲處由高處往低處轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，變頻電
機(jī)會(huì)變成發(fā)電機(jī)向變頻器回饋電能，變頻器中間
收疆日期：2012．1l-02(修改稿)
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
化工自動(dòng)化及儀表第39卷
直流環(huán)節(jié)無(wú)法消耗回饋的電能(變頻器沒(méi)有外接
制動(dòng)電阻)，中間直流環(huán)節(jié)會(huì)存儲(chǔ)較多電能，中間
直流環(huán)節(jié)電壓達(dá)到800V(DC)左右，對(duì)元器件造
成較大的損害¨一。
在生產(chǎn)裝置現(xiàn)場(chǎng)觀察爐一1轉(zhuǎn)爐的運(yùn)行情
況，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中有卡塞晾，爐子旋轉(zhuǎn)到
卡塞點(diǎn)時(shí)電機(jī)堵轉(zhuǎn)，變頻器保護(hù)動(dòng)作停車。在監(jiān)
視變頻器運(yùn)行時(shí)，測(cè)到最大電流70A(電機(jī)的額定
電流為44．6A)，變頻器反復(fù)工作在爐子卡塞一變
頻器保護(hù)停車一變頻器故障復(fù)位一變頻器開(kāi)車過(guò)
程中，致使變頻器中間直流環(huán)節(jié)頻繁受到電流沖
擊。
由于轉(zhuǎn)爐存在彎曲和卡塞的問(wèn)題，對(duì)變頻器
的運(yùn)行帶來(lái)了很大的危害，造成變頻器故障頻發(fā)。
1．3．2變頻器的故障復(fù)位
變頻器電源柜為電機(jī)控制柜，現(xiàn)場(chǎng)安裝操作
柱以控制電源柜內(nèi)接觸器的吸合和斷開(kāi)。在變頻
器發(fā)生故障時(shí)，工藝操作人員一般不會(huì)通知維護(hù)
人員，而是會(huì)直接斷開(kāi)電源柜內(nèi)的接觸器給變頻
器進(jìn)行故障強(qiáng)制復(fù)位。在沒(méi)有查清故障原因且時(shí)
間間隔較短的情況下，工藝操作人員就會(huì)給變頻
器通電開(kāi)車。
按照變頻器使用的技術(shù)要求，變頻器的故障
應(yīng)該在控制面板上進(jìn)行復(fù)位，不能通過(guò)斷開(kāi)電源
的方式強(qiáng)制復(fù)位，而且應(yīng)該在查清楚故障原因后
才能開(kāi)車運(yùn)行。同時(shí)，手冊(cè)還要求，變頻器在正常
使用時(shí)，10min內(nèi)開(kāi)車不能超過(guò)3次，故障時(shí)開(kāi)車
的間隔時(shí)間要求比較長(zhǎng)。
因此，變頻器頻繁斷電、帶電沖擊和不正確的
故障復(fù)位都會(huì)引起變頻器故障。
1．4變頻器電容的維護(hù)
變頻器使用的技術(shù)要求中提出變頻器每存放
一年以上，其元器件必須檢查、更新；同時(shí)，按照規(guī)
定和變頻器廠家咨詢的要求，變頻器長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)
行，投入運(yùn)行前應(yīng)帶電空載運(yùn)行4～6h，保證變頻
器元器件的性能穩(wěn)定。
爐一1更換的3臺(tái)變頻器一直在裝置備用，4
年沒(méi)有運(yùn)行，但由于轉(zhuǎn)爐不能長(zhǎng)時(shí)間停車，變頻器
沒(méi)有空載運(yùn)行，內(nèi)部的元器件性能不穩(wěn)定。在變
頻器帶載后，電容器的濾波性能下降，中間直流環(huán)
節(jié)諧波含量比較高，對(duì)元器件的影響很高，變頻器
容易發(fā)生故障。
2 改進(jìn)建議
根據(jù)前面分析變頻器出現(xiàn)故障的原因，提出
如下的建議：
a．建議將現(xiàn)場(chǎng)變頻器柜由生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)移到室
內(nèi)，同時(shí)把變頻器的防護(hù)等級(jí)提高為IP54，防止
粉塵進(jìn)入變頻器中，使變頻器在相對(duì)清潔的環(huán)境
中運(yùn)行。同時(shí)可借鑒其他安裝變頻器的變電所內(nèi)
加裝空調(diào)的經(jīng)驗(yàn)加裝空調(diào)。
b．建議根據(jù)不同負(fù)載選擇合適的變頻器，如
把爐一1變頻器更換為恒轉(zhuǎn)矩重負(fù)載變頻器，保
證變頻器正常運(yùn)行。
C．建議把給變頻器供電的電源柜(電機(jī)控
制柜)改為饋電柜，防止工藝操作人員對(duì)變頻器
進(jìn)行多次強(qiáng)制復(fù)位。
d．建議長(zhǎng)期不用的變頻器定期進(jìn)行帶電空
載運(yùn)行，對(duì)變頻器內(nèi)部的元器件進(jìn)行充電性性能
保護(hù)。有條件的情況下，對(duì)投運(yùn)多年的變頻器的
電容器進(jìn)行性能測(cè)試，保證電容器可以很好的過(guò)
濾掉中間環(huán)節(jié)的諧波舊·。
3 結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)分析實(shí)際生產(chǎn)中變頻器所發(fā)生的故障，
在購(gòu)買(mǎi)、選用變頻器時(shí)，一定要根據(jù)變頻器使用的
環(huán)境和變頻器實(shí)際要驅(qū)動(dòng)的負(fù)載來(lái)選擇合適的型
號(hào)，避免由于選型不當(dāng)而造成變頻器不能正常運(yùn)
行甚至被損壞的問(wèn)題。當(dāng)然，正確的使用、維護(hù)變
頻器，對(duì)延長(zhǎng)變頻器的使用壽命來(lái)說(shuō)也非常重要。
參考文獻(xiàn)
[1] 原魁，劉偉強(qiáng)．變頻器基礎(chǔ)及應(yīng)用[M]．北京：冶金
工業(yè)出版社，1997：20～50．
[2]李文森．工業(yè)變頻器原理及應(yīng)用[M]．北京：電子工
業(yè)出版社，2011：8～57．
尸聲 明
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