低压变频器故障分析及运行维护措施分析

2024-05-19郭军

中国设备工程 2024年7期

郭军

（中国石油大庆石化公司招标中心，黑龙江大庆 163000）

随着当下技术的进步，低压变频器中可采用的技术种类越来越多，这些技术具有多样性、先进性，能提高低压变频器性能，保障其功能，满足实际需求。在很多生产生活领域都应用了低压变频器，市场上陆续出现了多种类型的低压变频器，在具体的工作中应结合需求来选择。各类低压变频器的有关技术虽越发成熟，但在使用中受到环境、操作等影响，时常面临各种故障，增大了低压变频器的运行风险，也带来了一定的能源消耗。当前及未来针对低压变频器，应立足故障类型及特点，制定科学的运行维护工作体系。

1 低压变频器的优点

1.1 节能效果明显

低压变频器在运行过程中依赖电源频率的调整自动调节电机转速，此种调节关系下几乎无任何不必要的机械损耗。根据实际经验，泵与风机类型的负载比较常见，专业设备中流量与电机转速、压力与转速平方、消耗功率与转速立方之间均为正比关系。如在设备运行过程中流量从100%下降到80%，消耗功率则降至51%，也就是说，即使风机或泵处于低效运行状态下，再综合分析变频器自身的性能及其他因素，依旧有一定的节能效果。

1.2 调节平稳、准确

低压变频器的调节具有平稳性、准确性，以流体为例，在实际的工作中为合理调节流量，一般利用阀门或挡板，实际流量不超额定流量的情况下意味着较大的节流损失；流量较小的情况下存在一定的节流损失，阀门或挡板的开度小，管路存在明显的振动现象且流量存在或大或小的波动。针对生产领域的给粉机、给煤机等专业设备，在实际的运行中主要为机械变速、电磁变速控制方式，这些调节方式常常无法达到均匀调节的目标。而在使用了低压变频器以后，能改变上述问题，因为其调节方式的特殊性，能平稳、准确调节，保障设备稳定运行。

2 低压变频器的故障及处理措施

2.1 变频控制柜安装位置引起故障

（1）故障现象及原因。低压变频器的运行期间，控制电气设备依赖调节电源频率、电流与电压来实现。当频率、电流与电压有所变化时，变频柜周围的磁场无法维持原状，在控制电气设备时面临其他因素的干扰，这种干扰现象在控制回路、电流电压检测设备方面十分明显，一旦变频控制设备也安装于附近，设备运行中将面临诸多干扰，如易发生各类故障，引起误动或者安全问题。

（2）处理措施。针对上述故障，低压变频器的安装阶段需注意以下方面：在安装变频柜时，需遵守安装规范，特别需注意选择位置，不得使变频柜与控制柜并排，如在安装现场确实受到空间条件的限制，二者之间至少保持1m的距离，减小各自之间的干扰；接入设备的电源电流需采取隔离方式，控制电缆和动力电缆严禁为同一电缆桥架，当专业人员按照相应规定敷设好电缆后，必须为其盖上桥架盖板隔离，避免磁场形成回路；全部电气设备都需按照行业规定完成工作接地与保护接地；如还存在电磁干扰现象，应替换原有的控制灯与按钮，使用防电磁干扰的指示灯、元器件，并在有关元器件上并联电容。

2.2 外部设备故障引发的变频器报警

低压变频器使用过程中并非单独存在，其往往与其他设备之间存在连接关系，一旦与变频器连接的设备发生故障，也有可能引发变频器的异常，如报警、跳车。

（1）外部因素引发的故障跳车检查。外部因素为引发变频器跳车检查的一大原因，如供电电源的安全性和稳定性不足，表现为电压偏低、缺相、存在谐波；控制线路的电压等级不匹配，或者控制信号的方式不符合要求。

（2）故障处理方法。对于低压变频器的错误报警故障，在实际的工作中应采取以下解决措施：①电源质量故障往往会直观呈现在变频器显示板上，一旦发生故障，显示板上将呈现错误代码，如发生此类故障，应安排专人进入现场展开调研，检查各线路是否存在异常情况，处理了线路故障后故障未消除，应从根本上改变电源质量，在原有基础上增加无功补偿或者配备隔离变压器。②检查变频器电路是否正常，在无异常的情况下以正确电压等级选定电压和电流信号，确保全部控制电缆接线端子、通讯控制线插头的紧固性，防止接触不良。（3）检查控制系统的启动方式，分析其为远程控制还是就地控制，对应设置驱动模式。

2.3 内部问题引发的变频器故障

（1）主板温度高及处理方法。低压变频器运行过程中如IGBT的温度较高，也就意味着主板温度超出了正常标准，此现象由环境温度过高所导致，或者也有可能是变频器运行期间IGBT的发热量异常大，但散热不佳所引发。根据大量的经验，低压变频器运行期间IGBT的温度一般在90℃上下。针对主板温度过高现象，需做好以下工作：①密切监测环境温度，将环境温度保持在40℃以内，如变频器运行时的环境温度过高，变频器可能发生各种故障；②检查设备的通风流量，将该参数控制在正常标准内，并始终保持风扇良好的运行状态；③比较电机设备功率值与变频器容量值，一旦设备功率值超过额定功率，需立即调整变频器容量，使其与设备容量保持一致；④定期安排专人清理变频器。

（2）电机温度高及处理方法。低压变频器运行过程中电机温度过高也是比较常见的故障类型，这一故障情况不仅因电机本身的质量或者性能问题所导致，也与电机过载存在直接联系，或者电机功率过小、冷却装置性能不达标，无法发挥散热现象，也会导致电机温度高于正常值。另外，一些特殊情形下电机启动数据错误，降压启动时间延长，长时间保持较大的启动电流，也会加剧此故障。针对这一类故障，相关人员在日常需检查电机通风情况，在通风条件较为理想的情况下，检查变频器内的各项参数，确保每一参数符合标准。

（3）变频器启动故障告警及处理方法。一些低压变频器在启动时故障灯闪烁，瞬间不跳车，对此故障现象，相关人员需检查设备的运行参数，将实际参数与正常参数相对比，分析是否具备启动条件；故障复位后如依旧存在故障信号，一般为变频器自身质量问题引起异常，此时，有关人员需立即与变频器厂家联系，确定处理方式。

（4）变频器启动或运行时跳车及处理方法。如低压变频器启动或者运行阶段发生了报警现象，有关人员需理解查看故障代码，将此代码与设备说明书中的内容相对比，确定故障代码所对应的故障类型，再据此制定故障处理措施。一般来说，低压变频器的启动、运行报警现象，多为电机运行启动的电流值过高、电压过低或者稳定性不足所引发。

首先，电机运行启动电流过大，当发生此现象时，有关人员需立即检查变频器的功率容量、电机参数、启动电流，保障这些参数无异常情况，能与实际要求相一致，在上述参数正常时，检查电力电缆绝缘、电机绝缘是否与标准情况相符合。一旦变频器的环境温度超过40℃这一上限值，应使变频器降容。

其次，对于电机运行时电压偏低或者稳定性不足的情况，其原因主要为：设备功率过大，输送线路长度长，在设备启动的瞬时时间段内，电网电压持续减小，难以达到设备允许电压值，引发设备跳车现象。针对这一方面的故障，有关人员需密切关注设备功率容量值，如该值能达到相应的标准，再检查设备运行启动时间、转速，在这些指标不符合要求的情况下设备将全压启动，大功率设备启动时电网电压偏低。中间电路的直流电压过高故障一般出现在大功率设备启停阶段，其故障原因为：过电压保护控制器的运行异常，难以发挥应有的作用；制动斩波器或者制动电阻动作失效，电阻未正常工作；减速时间设置不符合要求。如在实际的工作中发生此现象，专业人员需立即检查过电压保护器的工作状态，重点评估其输出电压值是否达到标准，如输出电压值频繁变化，则需配备全新的过电压保护器；检查设备制动器的电阻或者斩波器是否有故障，将检查重点放在制动器开启和关闭是否正常上；检查制动减速时间，如减速时间短于机械制动时间，中间电路直流电压异常高，但如减速时间略长，也会引发出现其他问题，如制动电阻、变频器制动单元过热，必须将减速时间控制在正常范围内。

3 低压变频器的运行维护措施

3.1 采取恰当的维护方法

低压变频器作为一类相对常见的设备，此设备在使用过程中常常会发生诸多故障，影响了设备可靠性、安全性。为降低故障概率，相关人员在日常针对低压变频器这类专业设备，必须将运行维护作为重点工作。考虑运行维护的特殊要求，相关人员必须立足实际情况，选择恰当的维护方法。如参考低压变频器的设备参数、运行环境来选择维护方法，再依据专用变压器调速装置，调速设定设备内的电机组件。如变频器运行过程中个别元器件的温度较高，应强制冷却，将温度保持在正常条件。低压变频器在长时间运行过程中，个别组件会因为工作时间过长或者频繁开关发生过热现象，此情况下，相关人员必须全面分析设备内固定电阻元件的阻抗值大小，参考变频器电流值，配备配套的开关元件，控制变频装置的有关参数与运行状态。由于低压变频器的重要性，日常的运行维护过程中有关人员必须及时断电，在5～7min后再检测各组件在恢复初始状态时的弹性效率，再启动设备。

3.2 注重电机维护

低压变频器的运行维护中，电机维护必不可少，具体的工作中需注意以下方面。

（1）检查和处理内部各种元器件，由专人负责检查，一旦某一元器件存在异常情况，应立即维修或者更换。

（2）定期除尘，低压变频器在长时间运行过程中局部位置灰尘积累较多，而积灰过多将降低设备运行的可靠性，运行维护中为避免此类现象，需安排专人定期除尘，特别是当低压变频器处于灰尘较大的工作环境时，更需频繁除尘，缩短除尘周期。

（3）检测电机结构的完整性，如存在组件缺失等情况时，应立即处理，确保电机结构完整，组件正常，※使电机正常运行，降低能耗。

（4）检测线路，低压变频器运行期间线路问题也较为常见，如线路问题未及时被发现和处理，将诱发更严重的事故，日常的运行维护阶段，相关人员需将线路检测作为重点工作，配备电流表、电压表等设备，检测变频器装置两端的线路是否正常，避免发生短路、断路问题，如存在异常情况，则需要安排专人来处理。

3.3 优化日常检修工序

低压变频器的运行维护中，检修工序也是影响工作效率、效果的重要因素，从这一角度分析，相关人员必须不断优化日常的检修工序。在正式检修前，有关人员需及时将设备断电，检测设备的操控面板、电流电压、线路、冷却风扇参数、设备工况参数等，一旦发现异常，应及时处理。在正式进入检修状态后，相关人员需密切监测设备的运行情况，实时采集变频器的各方面数据，一旦发现异常，立即介入维修，保障故障处理的及时性。在每次运维和检修工作结束后，相关人员都需要做好数据统计与整理，将这些数据作为后续维修和运维的依据。

3.4 提高运维人员专业素养

低压变频器的运行维护由专业人员负责，运维人员的专业素养是影响检修效率的重要因素。为此，相关单位在实际的工作中也需要着力提高运维人员的专业素养，定期、不定期培训运维人员，向这些运维人员传授低压变频器运维检修的相关理念、方法。为保障培训的有效性，单位内需立足自身情况建立科学的培训体系，在其中清晰规定培训方法、内容、时间安排等，组织多样化培训方式，不仅应包含线下培训，也需有线上培训，保持理论培训与实践训练的统一。另外，在单位内的低压变频器运行维护中，有关部门也需要根据人员需求，不断引进优秀的运行维护人员，逐步在企业内组建一支专业化运行维护团队。