港口机械变频器故障问题探析

2017-01-20王昌盛陈艮乐

中国设备工程 2017年14期

关键词：港口机械变频变频器

王昌盛，陈艮乐

（1.上海振华重工港机通用装备有限公司，上海 201913；2.上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

港口机械变频器故障问题探析

王昌盛1，陈艮乐2

（1.上海振华重工港机通用装备有限公司，上海 201913；2.上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

作为现代电力传动的重要应用技术，变频调速技术得到了人们的广泛关注。但传统的变频器运行中存在着一些弊端，主要包括操作时间有限、使用年限较低、故障处理技术不强等等。针对以上问题，工作人员应该根据目前的实际情况，改进电力系统的应用问题，将现代化的故障分析理论应用于其中。因此，本文从港口机械变频器的常见故障出发，对其技术方式进行分析。

港口；变频器；故障

近几年来，电力系统的规模越来越大，控制方式也朝着集成性、稳定性、动态化的方向发展。同时，现代化变频理念的应用使得总体的输出功率提升，调速范围也愈加广泛。它不仅能够达到节省电力资源的目的，也实现了机械能与电能的转换，使系统的可靠性增强。

1 港口变频调速器的系统设计方式

港口变频调速器的系统设计方式主要根据以下几点来完成。第一，从控制类型上来看，它可以分为直流、交流两种调速系统。由于直流控制中心的系统构件复杂，分配方式没有定向性。因此，其生产与维修成本也非常大。一般情况下，港口机械在电力运行中通常采用的是交流变频调速机。它是以电阻调速作为控制中心，将转子串联在一起的低速耗能方式。它的优势在于对系统超速运行的过程进行制动，并以能量的驱动为内部规划方式，实现起升运行。第二，就变频调速机的运行特点来讲，不同的形式有着不一的体现。首先，就能耗制动调速来看，它主要是根据重载的速度来体现上升或者下降。但直流电源要依照电机的类型而定，没有一个具体的评判标准。其次，就涡流制动器调速方式而言，它的线路复杂，成本较高。需采用闭环控制才能够使运行速度得到稳定，并将调速范围扩大，实现调速的无级化。从其特点上可以看出变频调速的优势还是非常明显的。它能够在特定的运行范围内，对港口机械的重载量进行整合。同时，系统有着良好的控制中心，可以将电力系统的运行状况以数据的形式发送到服务终端，令现场复杂的工况传输到相应的页面，体现动态响应性。

2 变频器常见的故障分析

2.1 变频器充电起动电路故障

电压型变频器为通用的变频机，其工作方式相对简单，可以实现系统的动态化。一般来讲，电源的初始状态会以交变的形式呈现出来，通过直流转换来完成电流的输出工作。交、直流电的变换是以“整流”的方法来实现的。由于电力系统的总体负荷量是不变的，系统会在此区间进行运作，并对总能量进行总结，使过多的一部分流出，达到动态调和的目的。因此，调速后的三相交流电会变为三相桥式逆变电路，承担一部分工作负载。但在系统初期运行中，通常由一个变电器来控制系统两端的启动装置，在电流、电阻间充当着转换的角色。电力会先统一集中到一个点，再完成路径的分化。但在瞬间电力获取的同时，继电器的控制系统很容易因负载过重而出现烧坏电路的情况，使得晶闸管短路，令电阻的调和方式出现问题。而针对这种情况，直流母线电压故障会在变频器报警中心处显示出来，来引起工作人员的重视。事实上，当地电源流动频繁时，不同电路的触电线就会变得相对凌乱，两接口也会出现连接不畅等问题，以晶闸管为控制平台的电阻值会变大或者缩小，并向着不同的方向传送，导致系统不稳定。

针对以上问题，工作人员应该在启动中运用“循序渐进”的原则，注重对两侧开合电源的控制，将触电之间的距离扩大，避免因电流调速不当而出现的体制失衡问题。同时，要定期的更换晶闸管、开孔机等常用部件，保持系统附件之间的工作效率，并在相互协作的条件下执行。

2.2 变频机无法高速运行，但无故障显示

这种故障的处理方式是相对复杂的，但通常在个别变速器中体现出来。简而言之，当系统处理终端正常运行时，变频机的处理速度却逐渐减慢，工作人员无法将器件的具体状态调用到高速转和平台中。如果按照相应的顺序对系统内部进行检验，则会发现监控终端显示变频机的服务状态良好，相关参数的设定也十分正常。针对这种情况，工作人员要对以直流母线的运行规律为主，对两侧的变压器进行测试，找到检测终端的相位变换规律。这种故障发生的原因多是由于开关闸门的工作效率变低所引起的。在港口机械运行高峰期间，母线电压的速度会提升，使电流集中在一个方向，并出现瞬间过热的情况。在实际的变频器运行中，母线会对负载电力进行分配，并设定电压的上限。一般来讲，如果母线电压超过 1000V或者低于 400V，则变频器会始终处于“低迷”的状态，没有相应的冲击力来促进中心系统的运行，也缺少一定的抗负载构件，才会使得低电压的故障发生。

2.3 变频器显示过流

作为变频器的常见问题，显示过流的故障分析过程也相对简单。当系统中出现这种问题时，工作人员应该首先对电力运行中心的显示器进行检查，看变频器的调速频率是否过于频繁，运行时间是否过长，负载量是否过大。如果以上情况都不存在，则可以以电流两侧的输出节点为操作纽带，查看边际的连接情况是否异常，是否有过流的现象。如果出现了此问题，工作人员要对电力触点的位置进行调和，并扩大两构件之间的距离，避免运行中产生的摩擦现象。同时，如果与触点无关，工作者要看以 IPM 模块为检查重点，根据检测系统中所显示的数据来判定过载、过热、缺相、短路等情况，分析保护功能是否开启。如果监测信号呈现出不规律的运行的状况，模块之间的联系也会断开，最后导致大量的电流冲破微控制中心的监督，并显示在测试板块当中。

2.4 变频显示过压故障

变频显示过压故障在系统运行中也是较为常见的。它主要表现在以下几个方面。第一，这种故障的出现一般是由天气变幻所引起的。如果一段时间内雷雨频发，气候异常，则会在一定程度上影响变频器的工作状态。一方面，雷电的出现容易导致“跳闸”情况的发生。由于电力系统中两侧的检测器以直流的方式工作，使两触电的转换路径受到限制。当转子运行速度变低时，系统会因速度减慢而跳闸。另一方面，变频机中的电力负载量较大，在电压、电阻的驱动下容易出现过于集中的情况。如果系统中构件受到缓冲力的影响，使电流的转换不灵活，则相应的制动功能会停止，电压输出频率的运行路径混乱。同时，如果在变频器停止运转的过程中，电机构件的位置就要进行重组，系统会将线性下降的幅度体现出来，并作为能量的变换方式予以输出。这时变频器会将机械能转换为电能，系统则无法对两侧的电流进行规划，会出现一端电容吸收量过高的情况，并导致母线的划分方式混乱。

对于这种故障，工作人员一般会将电流以“模块”的形式呈现出来，并找出其中的运行规律，对参数进行设定。如果发现制动电阻与电压不成比例，则应该加快单元的分化速度，并将“自由停车”设置为变频器的停止方式，来达到内部故障处理的目的。

2.5 变频器显示过载，电机过热

一般来讲，如果变频器显示过载，则说明电机的运行时间过长从而出现了内部系统过热的现象。通常条件下，它是由电机参数设置异常所引起的负载情况。工作人员必须要对电机主体进行检查，并依照具体状态来判断是否应该更换转换器。如果变频机构件的安装形式良好，则要以系统中的传感器为重点分析对象，看内部的连接位置是否正确，运行速度是否得当。如果工作人员没有对新变频器的运行参数进行设定，则传感器在数据收集时就失去了相应的标准，其中电流、电容量、电阻值很容易超出一定的负荷，使机身过热。同时，如果以变频载波系统为主体的参数过大，则说明波动的频率会上升，进而令电机呈现出过载的现象。

3 变频调速对港口机械的有效影响

变频调速器在港口机械控制中是必不可少的。第一，变频机能够根据机械的标准和工作状态进行调节，在效率提高的情况下使工作范围得到延伸。第二，它使得交直流点电的变换形式更加完善，采用磁通矢量控制技术对信号进行随时感应，并使其逐一传递出去。第三，体现能量的保护功能。系统可以利用变频机将电力回路控制在限定的空间内，并对负载情况进行调和，避免信号对机械的干扰，使起重机的灵活性更强。