中频炉常见电气故障研究

摘要：中频炉被广泛应用于金属冶炼行业，但由于该设备电气保护较多，控制系统十分复杂，导致故障频率较高，严重影响了设备能力的发挥。本研究工作针对中频炉常见电气故障，如何进行排查消除故障进行了分析，对中频炉设备故障维修有一定的启发意义，减少了中频炉故障发生的机率，降低了维修成本，提高了设备完好率。

关键词：中频炉;可控硅;电容器;电抗器;感应线圈

1 可控硅故障

1.1 直流硅故障

检查直流电压是否达到500V左右，如果达不到500V则说明有只整流硅坏了，如果整流硅坏了，则逐一拆除六组整流硅控制输出线，每拆下一组检查直流电流是否发生变化，如果没有发生变化则说明这组对应的可控硅坏了，如果发生变化则说明这组对应的可控硅是好的，重新裝上后，再拆另一组整流硅控制输出线看电压表是否有变化，重复以上方法依次检查完六组可控硅即可排除故障。

1.2 逆变硅故障

中频炉不能正常启动，而且出现不均压故障报警，这就说明逆变有可控硅坏了，这时应使用万用表量2KΩ挡测量逆变硅，数值为零，则说明逆变硅已经被击穿，如果测量结果为不通则说明逆变硅正常。造成可控硅损坏原因有以下几点：（1）晶闸管的冷却水路不通或水量小，晶闸管发热使关断时间增大而导致不能关断，造成逆变颠覆现象，此时，应该检查水路并将其疏通;（2）脉冲变压器发生老化现象，使逆变硅时常发生脉冲信号提前触发的现象，造成逆变换流失败，遇到此现象应该定期及时更换脉冲变压器;（3）水冷电缆断股接触不良，造成大电流突然断开回路，使平波电抗器产生很高的自感电势，从而产生逆变和整流晶闸管被击穿的现象，处理此现象应更换水冷电缆;（4）中频炉在运行过程中阻容吸收回路电容器、恢复二极管、电阻器损坏或开路，可控硅在反向关断时，承受反向电压的瞬时电压过高，或电容通过晶闸管放电电流过大，都会造成可控硅损坏，遇到此现象要检查阻容吸收回路是否完好。

2 电容器故障

电热电容器耐压降低或者电容器底座因灰尘、水、油等杂质都会造成电热电容器发生放电现象。此时，应当拆掉电容器上的铜板，并用1000V兆欧表检测。如果绝缘良好表明电容器完好，如果绝缘较低，应及时清理电热电容器底座上的灰尘、水、油污等杂质或者更换电容器。测量前和测量后，一定要将电容做放电处理。循环水管路不通畅，电容器不能有效散热，超过一定的临界温度会导致绝缘发热损坏，应及时疏通水路或者更换电容器。

3 感应线圈故障

中频炉重新筑炉衬后若烘炉时间不够，会在升功率烧结过程中发生感应线圈匝间或对地打火，严重的还会产生过流跳闸现象，为减少类似故障，炉体在筑炉后一定要严格遵守烘炉操作规程，确保烘炉时间。冷却水管堵塞、供水压力不足或水质浑浊会影响感应线圈冷却效果，时间久了就导致感应线圈温度高绝缘老化，最终发生打火或匝间短路酿成事故，所以在生产过程中要加强点巡检，各种保护要齐全，各项运行指标要受控。每次筑炉后烘炉前还要对漏炉报警系统进行调试，保证报警系统正常，否则会发生穿炉事故。

4 电抗器故障

中频炉启动后，电抗器声音特别大、沉闷，电压升起时很不稳定，有颤抖。不时有过流或过压故障，有时甚至烧坏逆变管或主断路器跳闸，但断开逆变电路整流部分是好的。这种故障多数是电抗器有问题：a.电抗器的电感量比正常的大，出现磁路饱和，起不到续流滤波作用，也不能隔开交流和直流端的电流，电抗器线圈匝数比正常的多。b.电抗器气隙板比正常的要薄，电感量变大，此时要加厚气隙板。c.电抗器的线圈匝间有渗水、匝间绝缘降低出现打火放电现象。

5 设备不能正常启动故障

出现设备不能正常启动，可能是逆变可控硅击穿、水冷电缆开路、感应器匝间短路、补偿电容击穿、触发回路不正常等原因，对于该种故障，只有修复损坏部位才能恢复。负载阻抗不匹配，重载不好启动，可通过增大电抗器间隙、减小换流电感值、谐振回路套接磁环、电抗器逆变侧并接冲磁电阻、电抗器两端并接旁路电阻、改变恒流启动值、增大中心频率VCO电压值等办法来解决，但最好的办法是减少补偿电容或增加感应器匝数来调整负载阻抗。由于换流电感和逆变输出至补偿电容引线电感的存在，重载时，负载阻抗逆变换流时间增大，原先调好的小角度会变小，此时可能出现升功率至一半时逆变颠覆，所以，空载调小角度时，应偏大一点为好。

6 设备正常运行时易出现的故障

6.1过流保护动作，晶闸管和快速熔断器烧毁

过流保护是为了向电网释放平波电抗器的能量，整流桥由整流状态转到逆变状态，这时如果α>120度，就有可能造成有源逆变颠覆，烧毁多只晶闸管和快速熔断器，开关跳闸，并伴随有巨大的电流短路爆炸声，对变压器产生较大的电流和电磁力冲击，严重时会损坏变压器。出现类似故障要检查电脑板，更换电脑板中损坏元件，条件许可的话直接更换电脑板。

6.2直流电压波动，设备伴随有吱吱的声音

这种故障较难排除，多发生于设备的某部件内部高压打火、连接铜排接头螺丝松动造成打火、断路器主接头氧化导致打火、补偿电容接线桩螺丝松动引起打火、补偿电容内部放电阻容吸收电打火、炉体感应线圈对炉壳或炉底板打火、炉体感应线圈匝间打火或起弧、固定炉体感应线圈的绝缘柱因高温炭化放电打火等。发现类似故障只能按照以上分析进行排查即可处理。

6.3设备工作正常，但功率上不去

设备正常运行，功率调不上去，主要是以下几方面的原因：（1）功率给定电位器损坏或断线，这样只需更换电位器或重新焊接线头即可恢复正常。（2）过电流保护动作。a.由于一次过电流保护或二次过电流保护设定值低，造成的多电流保护电路动作的现象，此时，应该放大电流保护设定值。②由于电路干扰造成的过电流保护电路动作的现象，应该在电路中加入平波电抗器来消弱电路的干扰。（3）负载轻导致直流电压和中频电压达到额定值，但中频电流却很小，并且中频功率达不到额定值，发生此现象时，应当增加电容容量，从而提高中频功率。（4）由于感应线圈匝间短路或者感应线圈对地短路，从而造成过压保护电路或过流保护电路动作的现象发生。此时，应当检查感应线圈以确保线圈匝间清洁，并清理感应线圈周围弧光粉及灰尘。（5）逆变晶闸管出现烧毁现象。此时应该拆掉晶闸管，并用万用表量其阴阳极电阻或者在启动中频后用示波器测量两晶闸管两端电压波形，并观察波形是否是处于一条直线。若是一条直线则证明此晶闸管已经被击穿，应该及时更换逆变晶闸管。（6）逆变晶闸管发生关不断的现象。应该在启动中频后用示波器测量此晶闸管两端，观察其电阻是否为零，由此可确定此晶闸管运行时是否关不断，如果关不断，应及时更换逆变晶闸管。（7）发生逆变晶闸管没触发导通的现象时，应该使用示波器测量此晶闸管的两端的电压波形，若波形为正弦波则证明此晶闸管没有导通，应检查脉冲变压器波形是否正常。

7 结语

造成设备故障的原因较多，逐一排查起来不容易。不同的故障原因也会造成相似的故障现象。如果不能深入了解中频炉的基本原理，就不能透过现象看到产生故障的本质原因。本文通过对中频炉常见故障及排除办法进行了分析，为中频炉常见故障排除指定了方向。

参考文献：

[1]袁礼剑. 低压进线并联谐振中频感应电炉系统及其节能的研究[D]. 淄博：山东理工大学，2011.

[2]周勇，孙鹏涛，关鹏.中频炉的谐波分析与治理 郑州大学学报，1671-6833（2007）02-0114-03

作者简介：何宏（1974-12-26），男，汉族，云南省楚雄州禄丰县人，本科学历，高级工程师，研究方向：中频炉常见电气故障研究。