变频器在离子膜烧碱生产中常见问题及分析

李久旺（山东茌平信发华兴化工有限公司，山东聊城252100）



变频器在离子膜烧碱生产中常见问题及分析

李久旺
（山东茌平信发华兴化工有限公司，山东聊城252100）

摘要：分析了变频器在实际生产中易出现的问题并采取了有针对性的防范措施。

关键词：变频器；常见问题；故障；防范

1　概述

变频器是半导体元器件的通断作用将工频电源变换为另一可控频率的电能控制装置，在生产运行时由于化工生产环境的特殊性以及设置环境的不合理，极容易造成半导体元器件工作的不力，致使变频器时常误动作甚至发生故障，从而影响变频机泵的正常生产运行。经最近几年生产情况的综合分析，烧碱化工企业变频器普遍常见的问题主要有安装环境（振动、噪声、高温粉尘等）不合理、外部的电磁感应干扰、电源异常、静电雷击及感应雷电、电源高次谐波等因素，现就以上问题因素逐一分析。

2　安装环境

在烧碱化工企业实际生产中，有时不能完全达到变频器的安装使用环境要求，生产现场或多或少存在不同程度的振动、噪声、高温、粉尘，潮湿等有害因素，这些因素会对变频器的正常运行产生干扰。振动通常是由于电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的，特别是当脉动转矩与机械共振点恰好一致时更为严重；噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声，对于不同的安装场所应采取不同的处理措施：如变频器在调试过程中，在保证控制精度的前提下，应尽量减小脉冲转矩成分；调试确认机械共振点，利用变频器的频率屏蔽功能，使这些共振点排除在运行范围之外；由于变频器噪声主要有冷却风扇及电抗器产生，应尽可能选用低噪声器件，以减少噪声的产生。

在特殊情况下，若确实无法满足或消除这些影响因素，必须尽量采取以下抑制措施。

（1）振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，为防止因螺丝松动线头脱落，应采用橡胶等避振措施；

（2）潮湿、化工腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用全封闭式三防结构柜体；

（3）温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件避免日光直射或安装空调，注意控制并维持变频器室内温度；定期检查清理变频器的空气滤网及冷却风扇。对于特殊的高寒或高温场合，为防止微处理器因温度过低或过高导致变频器不能正常工作，应采取设置空间制热制冷等必要措施。

3　外部的电磁感应干扰

如果变频器周围存在电磁感应的干扰源，将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路元器件的误动作，造成变频器工作不正常或停机，严重时甚至会损坏变频器；在企业经济条件许可的情况下，可以考虑选择自身抗干扰能力强的变频器。

在提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受变频器成本的限制，在外部采取抑制措施，消除干扰源显得更合理、更必要、更经济。可以通过以下几项措施对电磁感应干扰实行综合治理。

（1）单独设置变频器配电室，远离其他常规配电设施，电缆、接地独立敷设等；

（2）变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如R-C阻容吸收装置；

（3）尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离分开走线，此项尤为重要，效果也十分明显；

（4）各控制电缆采用屏蔽线的回路，必须严格按规定规程进行，若线路较长，应采用合理的中继方式；

（5）变频器接地端子应按规定严格执行，设置专门接地点，必须确保不能同电焊、动力接地混用；

（6）变频器输入端安装电磁感应滤波器，避免由电源进线引入干扰等。

4　电源异常

电源异常通常表现为多种形式，一般大致可分缺相、短路、电压波动（过高或过低），有时也出现混合形式。无论哪种情况出现，这些异常现象的主要原因多半是输电线路因外力及环境因素等造成的，如雷击、雷电流侵入等；有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路而造成；另外在除电压波动外，有些电网或自行发电单位，也会出现频率波动，并且这些现象有时在短时间内重复出现，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求。

（1）如果附近有直接起动电动机和大功率电机等设备，为防止这些设备投入时造成短时间内电源电压降低，在条件允许的情况下，应将其电源与变频器供电系统分离，以减小相互影响；在条件不允许时可以改变电机起动方式，如直接起动改为星三角起动、软启动等；或按由大到小的顺序延时错开启动等方式尽可能减少对供电系统电源电压的影响。

（2）对于要求瞬时停电后仍能继续运行的电机，除选择工作范围宽的变频器外，还可在变频器或其外部控制回路采用瞬停补偿自起方式，如设置变频器参数使其能在规定范围内能自复位自起、对内部故障自动复位并保持连续运行；加装晃电自启动装置使其能躲过电源电压瞬时停电或大幅波动，以及加装多台变频一键复位、一键启动等措施，当电压（电源）恢复后，确保变频电机在最短的时间内仍能继续保持运行。

（3）电源缺相，由于半导体元件二极管、晶闸管等输入及使用单相控制电源的变频器，虽然在缺相状态也能继续工作，但变频器内整流器中个别器件会发生电流过大及电容器的脉冲电流过大，若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响，严重者甚至会烧坏变频器，故不允许变频器在电源缺相运行，一旦电源发生缺相，则应及早检查处理并消除缺相原因，同时变频器也应能迅速自动停止运行。

5　静电、雷击、感应雷电

雷击或感应雷击形成的冲击电压、电源系统一次侧带有真空断路器在断路器分合时产生较高的冲击电压及变压器一次侧开关故障断开时，会通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰等，这些冲击电压都极有可能会造成变频器的烧坏、损坏。

为防止因冲击电压而造成过电压损坏变频器，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件，保证输入电压不高于变频器主回路所允许的最大电压；当使用真空断路器时，应尽量在冲击形成前采用追加RC阻容浪涌吸收器；若变压器一次侧有开关，应在保护控制时序上保证开关动作前先将变频器断开。

6　电源高次谐波

由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响，通常在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器，减小因PWM调制方式造成的高次谐波。

具体处理措施：采用专用变压器对变频器供电，与其他供电系统分离；在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量，对于有进相电容器的场合因高次谐波电流将电容电流增加而造成发热严重，要必须在电容前串接电抗器，以减小谐波分量，同时要对电抗器的电感合理分析计算，避免形成LC振荡。

另外应注意，在对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降会造成电机过热。此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此，在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施加以抑制：对电机进行强冷通风或提高电机规格等级；更换变频专用电机；限定运行范围，避开低速区，尽可能降低电机温升。

7　结语

随着现代科技的高速发展，变频器调速在现代化工企业的应用越来越普及，所占比重也会越来越大；为此做好变频器设备自身的故障防范就显得尤为重要。在做好变频器故障防范的同时，避免由于变频器的安装使用而对其他设备产生影响，甚至导致其他设备故障，进而扩大生产系统的不利影响的事故同样不可轻视。因此，对这些影响因素进行分析和探讨，并研究应该采取哪些有效措施防范是非常必要的。

Common problems and analysis of frequency converter in production of caustic soda

LI Jiu-wang
（Shandong Chiping Xinfa Huaxing Chemical Co.，Ltd.，Liaocheng 252100，China）

Abstract：The common problems of frequency converter in the actual production were analyzed，and take targeted preventive measures.

Key words：frequency converter；common problem；fault；preventive measures

中图分类号：TN773

文献标识码：B

文章编号：1009-1785（2016）02-0023-02

收稿日期：2015-11-30