DriveWindows在中压传动系统的故障分析与诊断上的应用

2013-03-23山钢股份有限公司济南分公司检修工程公司宋立强

电子世界 2013年2期

山钢股份有限公司济南分公司检修工程公司宋立强

1.引言

ACS6000SD(Advant Control System 6000 Synchronous Drive)是ABB公司推出的大功率同步电动机所使用的中压传动无级调速系统(简称中压传动系统)，适用于3MW～27MW的同步电动机和异步电动机的速度和转矩控制，它支持在同一个直流母线上带多个整流单元和逆变单元，能拖动多个机械设备。在冶金、矿山等大功率高性能行业有着不俗的应用业绩，本厂在技术改造中，采用ACS6000SD中压传动系统作为拖动穿孔机的两台4000KW同步电机变频调速装置，利用DriveWindows软件的强大工具，对ACS6000传动系统进行参数和信号监控设置，故障记录及趋势曲线分析，实时了解ACS6000传动系统的运行状态。

对于ACS6000SD变频系统的故障诊断、排查和调试是一项非常严谨细致的工作，步骤繁多。利用DriveWindows工具进行故障分析与诊断，能快速有效地解决问题，提高生产效率。本文结合DriveWindows的使用经验，总结和提炼了一套解决故障的方法和技术，在实际中发挥了很大的作用，给厂里带来了效益，同时也给同行类似问题的解决提供了参考。

2.DriveWindows概述

2.1 硬件构成

DriveWindows系统的硬件配置一般为：NDPA-02 PCMCIA卡(PCMCIA插槽或带PCI/PCMCIA适配器的PCI插槽)；DDCS光纤；带Windows NT，Windows 2000或Windows XP操作系统的PC机或笔记本电脑。

根据软件对电控系统的安全、功能、工艺上的需求，本厂的硬件主要采用ABB工控相关器件，具体如下：研华PC机一台、AMC34处理器三台(一个ARU整流，两个INU逆变)、DDCS光纤、NDPA-02 PCMCIA卡(PCMCIA适配器的PCMCIA插槽)。

要实现PC机或笔记本电脑中Drive-Windows软件与ACS6000传动系统的通讯，先将带有ABB公司授权的NDPA-02 PCMCIA卡插入PC机的PCMCIA插槽中，根据DDCS网络拓扑协议，PC机通过DDCS光纤与ACS6000的主控柜COU柜的光纤分配器的分配口连接到3个的电机主控板(AMC34)进行通讯。这样就可以通过PC机对ACS6000传动系统系统进行监控了。

2.2 软件功能

DriveWindows是一款易于使用的32位的装备光纤通讯windows应用软件。它提供了多种调试和监视ABB产品的功能。所有的功能可通过DriveWindows窗口区域进行显示与操作。窗口区域图被水平和垂直分割成以下四块，从左到右、从上到下依次为浏览目录板块、趋势曲线设置板块、项目列表板块和趋势曲线显示板块，如图1所示。

图1 DriveWindows窗口图

其主要包括以下内容：控制操作(起动、停止、参考等)；以数字形式或图像形式监控信号；参数(改变设定值)；数据记录器(控制、显示)；故障记录器(显示故障、控制)；备份保存(全套软件备份)；网络的所有功能(控制、监控等)。

2.3 系统连接

常见的连接方式有以下三种：

(1)直接连接：将PC机和ACS6000连接起来(最常用的方式)。

(2)通过分配器连接，DriveWindows链(组合式驱动)，在链环中的每个传动都通过参数70.02设定一个独立的地址。

(3)环连接，即所有驱动可以在一个环中连接。在链环中的每个传动都通过参数70.02设定一个地址。而且需要注意，链环中的所有传动都需要连续供电，否则会损坏。

本厂采用分配器连接，使用的是NDBU-95来进行连接。

3.现场应用

通过DriveWindows软件可以对主传动系统ACS6000进行参数和信号监控设置、故障记录及趋势曲线分析等操作。

3.1 参数和信号监控设置

根据本厂穿孔机主传动控制的设计需要，在DriveWindows浏览目录面板中，有逆变单元(INU)和有源整流单元(ARU)两个参数单元可供选择。当选中一个参数单元时，属于这个参数单元Parameters的信号以及参数，都将存窗口区域右上角的项目列表面板中显示。此时就可以观察和更改每个参数单元或是一个公开的参数文件中的项目值，对其中的参数和信号进行在线或离线状态下检查、学习和修改。参数和信号监控设置如图2、3所示。

图2 ARU单元的参数和信号监控设置

图3 INU单元的参数和信号监控设置

在图2、3中的项目列表面板中可以看出电机电流、电机转速、电机转矩和整流过的直流电压的实时数值分别为628A、-480rpm、-62.8nm、4835.24V。NP VOLTAGE反映的是直流中性点电压为-7.23V。

当有时ACS6000出现问题来不及解决又因现场需要必须动车时，工程技术人员可以修改某些参数暂时将问题屏蔽。如当编码器出现软故障时，可以适当的增加它的故障跳电检测的范围百分比及故障跳电检测检测时间使提升机继续运行。

3.2 故障记录

当传动系统出现故障时。能够很容易在项目列表板块中找到相应的故障。故障记录表如图4所示。

图4 故障记录表

从图4中可以看出，在同一时间发出的故障为ARU Alarm/Fault，因此，故障点一定在ARU中。另外，系统运行中也有一些常见的故障，如NTAC Missing，发现此故障时，可以检查NTAC板的供电电源是否正常，还可以检查NTAC板是否出现故障，以及NTAC板的通讯是否正常。

有时，还会出现Undervoltage故障，这时应用万用表测量从同步变压器二次侧来的电压是否正常，如果此电压出现异常，则会出现此类报警，应检查同步变压器二次侧快熔是否正常，变压器本体是否正常，以及同步变压器一次侧电压是否真的偏低。

在现场中经常发现：

(1)可能一个故障的发生带动相关设备或信号参数发生假故障动作，系统会报出一连串故障信息及警告。技术人员可以通过故障发生时间的先后顺序及故障类型判断出源故障，方便对症下药，尽快解决问题。

(2)通过对比故障发生的时间，找出第一个故障信息，而某一个故障信息，几个地方都有可能引起这个故障，这时候就需要逐个来排除故障。

3.3 历史趋势曲线

历史曲线用于数字信号和模拟信号的图形监视，有助于值班人员和下程技术人员更加深入的分析系统中每个参数变量的运行状态。系统各个参数的监控器在PC机上运行来采集数据每个线性点。DriveWindows通过反复读取驱动器上被监控的项目完成采集。当监控运行时，监控显示面板实时地绘制值将计时分类测量值。从而快速而准确的跟踪各种事件。

通过对曲线趋势图的分析，有利于更加深入的了解提升机的运行状态，大大提高了在现场中分析问题、解决问题的效率。以下是实际现场几种常见故障的诊断方法。

(1)电机编码器损坏故障

某次电机编码器发生损坏时，记录的历史曲线如图5所示。

图5 电机编码器损坏故障时的历史曲线

从上面的曲线可以看出，两台同样运行的电机，速度、电流、转矩均不一样，其中一台电机的速度、电流、转矩非常不稳定，无论是在空载运行下，还是在带载运行下，速度、电流、转矩的波动都非常大，说明从电机反馈的速度不稳定，造成电流和转矩的不稳定。分析原因，应该为电机的编码器损坏造成。后来更换了编码器，系统运行正常。

(2)电机运行时过流故障

某次电机过流时，记录的历史曲线如图6所示。