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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 文檔來源： 1．蘭州寰球工程公司 2．中國石油蘭州化工分公司		點擊數(shù)：	更新時間： 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)生故障的問題，采用相關(guān)技術(shù)手段監(jiān)測變頻器的運行情況并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)
分析了故障原因，最終提出故障改進建議。
關(guān)鍵詞變頻器故障原因分析
中圖分類號TH89 文獻標識碼B 文章編號1000—3932(2012)12-1663-02
自2011年5月起，中國石油蘭州化工分公司
催化劑廠先后共有8臺變頻器(5臺ABB，
ACS800；兩臺施耐德ATV61；一臺三菱)發(fā)生故
障。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(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)
測其運行情況，根據(jù)監(jiān)測數(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 變頻器運行環(huán)境
在生產(chǎn)現(xiàn)場，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)場控制柜中(IP00，變
頻器的防護等級為零)。為了使變頻器正常散
熱，在控制柜上安裝強制冷卻風扇。變頻器的電
源電纜、負荷電纜及控制電纜等全部從控制柜的
底部進入控制柜，導致控制柜密封不嚴，粉塵和蒸
汽可以通過控制柜底部進入變頻器柜，進而進入
變頻器中。
在現(xiàn)場對分子篩的導電性能進行了測試，發(fā)
現(xiàn)分子篩粉塵干燥時，絕緣良好；但分子篩一旦潮
濕就會導電。為了了解環(huán)境中粉塵進人變頻器的
情況，在更換變頻器(ABB，ACS800)不到12h后
打開變頻器進行檢查，發(fā)現(xiàn)變頻器內(nèi)部已經(jīng)有粉
塵進入，并粘附到模板、插件及電源插頭等部件
上，且粉塵潮濕。
現(xiàn)場拆解一臺ABB(260kW)變頻器進行檢
查，直流母線為集中式母線，其正、負極之間用絕
緣塑料板(厚度在0．8mm左右)進行絕緣隔離后
疊壓在一起，直流母線正、負極裸露處距離僅為
11．6mm左右。在變頻器正常運行時，直流母線
正、負極間的電壓為540V左右，最高電壓達800V
左右。當絕緣塑料板和直流母線上吸附的灰塵達
到一定量后，直流母線正、負極之間開始放電，最
終導致直流母線短路，發(fā)生崩燒，整流、逆變模塊
擊穿，電路板保險絲熔斷。
1．2變頻器選型
按照生產(chǎn)機械對變頻器的技術(shù)要求，常將變
頻器分為恒轉(zhuǎn)矩變頻器、恒功率變頻器和風機、水
泵變頻器3種類型。恒轉(zhuǎn)矩變頻器過流能力為
150％×60s，風機、水泵變頻器過流能力較恒轉(zhuǎn)矩
變頻器過流能力要弱。
爐一1電機所帶負載為轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)矩較
大(重載)，屬于恒轉(zhuǎn)矩重負荷負載。因此在使用
變頻器驅(qū)動爐一1電機時，按照變頻器選型手冊，
應選用恒轉(zhuǎn)矩變頻器，而所更換的6臺變頻器都
為風機、水泵變頻器。按照說明書的技術(shù)說明，強
調(diào)海拔高度超過1 000m時變頻器需要降容使用，
蘭州的海拔為1 520m，那么上述6臺變頻器與
22kW的負載(重載)不匹配，實際帶載能力為
15kW。綜合上述的分析，變頻器存在選型不匹配
的問題。
1．3變頻器的運行
1．3．1機械設備的影響
在生產(chǎn)裝置現(xiàn)場檢查變頻器驅(qū)動的設備爐一
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)過程中，有齒圈護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)動時，變頻電
機會變成發(fā)電機向變頻器回饋電能，變頻器中間
收疆日期：2012．1l-02(修改稿)
萬方數(shù)據(jù)
化工自動化及儀表第39卷
直流環(huán)節(jié)無法消耗回饋的電能(變頻器沒有外接
制動電阻)，中間直流環(huán)節(jié)會存儲較多電能，中間
直流環(huán)節(jié)電壓達到800V(DC)左右，對元器件造
成較大的損害¨一。
在生產(chǎn)裝置現(xiàn)場觀察爐一1轉(zhuǎn)爐的運行情
況，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐在旋轉(zhuǎn)過程中有卡塞晾，爐子旋轉(zhuǎn)到
卡塞點時電機堵轉(zhuǎn)，變頻器保護動作停車。在監(jiān)
視變頻器運行時，測到最大電流70A(電機的額定
電流為44．6A)，變頻器反復工作在爐子卡塞一變
頻器保護停車一變頻器故障復位一變頻器開車過
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題，對變頻器
的運行帶來了很大的危害，造成變頻器故障頻發(fā)。
1．3．2變頻器的故障復位
變頻器電源柜為電機控制柜，現(xiàn)場安裝操作
柱以控制電源柜內(nèi)接觸器的吸合和斷開。在變頻
器發(fā)生故障時，工藝操作人員一般不會通知維護
人員，而是會直接斷開電源柜內(nèi)的接觸器給變頻
器進行故障強制復位。在沒有查清故障原因且時
間間隔較短的情況下，工藝操作人員就會給變頻
器通電開車。
按照變頻器使用的技術(shù)要求，變頻器的故障
應該在控制面板上進行復位，不能通過斷開電源
的方式強制復位，而且應該在查清楚故障原因后
才能開車運行。同時，手冊還要求，變頻器在正常
使用時，10min內(nèi)開車不能超過3次，故障時開車
的間隔時間要求比較長。
因此，變頻器頻繁斷電、帶電沖擊和不正確的
故障復位都會引起變頻器故障。
1．4變頻器電容的維護
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，按照規(guī)
定和變頻器廠家咨詢的要求，變頻器長時間不運
行，投入運行前應帶電空載運行4～6h，保證變頻
器元器件的性能穩(wěn)定。
爐一1更換的3臺變頻器一直在裝置備用，4
年沒有運行，但由于轉(zhuǎn)爐不能長時間停車，變頻器
沒有空載運行，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，對元器件的影響很高，變頻器
容易發(fā)生故障。
2 改進建議
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)場變頻器柜由生產(chǎn)現(xiàn)場移到室
內(nèi)，同時把變頻器的防護等級提高為IP54，防止
粉塵進入變頻器中，使變頻器在相對清潔的環(huán)境
中運行。同時可借鑒其他安裝變頻器的變電所內(nèi)
加裝空調(diào)的經(jīng)驗加裝空調(diào)。
b．建議根據(jù)不同負載選擇合適的變頻器，如
把爐一1變頻器更換為恒轉(zhuǎn)矩重負載變頻器，保
證變頻器正常運行。
C．建議把給變頻器供電的電源柜(電機控
制柜)改為饋電柜，防止工藝操作人員對變頻器
進行多次強制復位。
d．建議長期不用的變頻器定期進行帶電空
載運行，對變頻器內(nèi)部的元器件進行充電性性能
保護。有條件的情況下，對投運多年的變頻器的
電容器進行性能測試，保證電容器可以很好的過
濾掉中間環(huán)節(jié)的諧波舊·。
3 結(jié)束語
經(jīng)過分析實際生產(chǎn)中變頻器所發(fā)生的故障，
在購買、選用變頻器時，一定要根據(jù)變頻器使用的
環(huán)境和變頻器實際要驅(qū)動的負載來選擇合適的型
號，避免由于選型不當而造成變頻器不能正常運
行甚至被損壞的問題。當然，正確的使用、維護變
頻器，對延長變頻器的使用壽命來說也非常重要。
參考文獻
[1] 原魁，劉偉強．變頻器基礎及應用[M]．北京：冶金
工業(yè)出版社，1997：20～50．
[2]李文森．工業(yè)變頻器原理及應用[M]．北京：電子工
業(yè)出版社，2011：8～57．
尸聲 明
本刊現(xiàn)入編“萬方數(shù)據(jù)——數(shù)字化期刊群”和“中國核心期刊(遴選)數(shù)據(jù)庫”，作者著作權(quán)使用費與本刊
稿酬一次性給付，不再另行發(fā)放。作者如不同意將文章入編，投稿時敬請說明。

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