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变频器现场调试与故障排除案例(Ⅰ)
作 者:深圳市蓝海华腾技术有限公司 刘佳畅

1 引言
在变频器应用中,经常要接触到调试和维修,还有因各种原因发生的故障需要及时排除,正确的调试方法、及时发现故障、准确判断故障产生的原因,除了要具备一定的理论知识外,还要具备两个基本素质,那就是一要比较熟悉产品,二是要积累调试、维修、故障处理的实践经验,这些在理论上并不高深的实操经验除了要靠工作实践和时间积淀外,与同行广泛交流是一个非常好的渠道,本人把自己的实践经验拿出来与读者分享,以期推动变频器同业同仁之间的技术切磋,起一抛砖引玉的作用。

2 变频器与上位机通讯故障判断与排除
2.1 实例一
(1) 故障现象:客户打技术服务电话报障:某工厂一车间40台22kw风机做节能改造,每台变频器都配有一个上位机ddc模块进行通讯控制(加拿大进口)。上位机主要是控制变频器的故障报警、过滤网报警、频率、启停、温度等。用户反映接线都正常,与上位机脱开时能正常运行,当与上位机联机控制时,出现上位机给变频器停止指令时不能停机。
(2) 故障分析与判断:到现场检测系统,故障果真如客户所述。查看其上位机ddc模块的说明书,发现ddc模块的干接点是晶体管输出,输出电压是直流24v,而变频器只接收无源信号或开关信号,所以才会出现上面的故障现象。
(3) 故障排除:在ddc模块的信号输出端加一个直流24v继电器,就解决了此问题。
2.2 实例二
(1) 故障现象:用户电话报障说:“变频控制系统不连上位机时,变频器能运行,但只要与上位机相联变频器就不能运行。”
(2) 故障分析与判断:根据经验分析,上位机给出运行信号了,但变频器不接收,用表测量上位机也有输出,因此判断是线路故障引起的不正常,指导用户技术员把线路再仔细的检查一遍。
(3) 故障排除:后来用户打电话反馈来说:“是一路控制线没接牢靠,接好后故障被消除。”  
2.3 实例三
(1) 故障现象:一经销商的直接用户有一台伦茨5.5kw的变频器老跳故障。变频器发出去检修了两次都没有查出问题,拿回公司安装上去就是不能用,故障依然存在。
(2) 故障分析与判断:到现场查看情况是:这台设备所有的变频器都是与上位机通讯控制,控制线路比较多,现场环境温度也很高,设备用了好几年了也没维护过。根据这几点因素,怀疑是线路有短路或开路现象。先把有故障变频器的所有控制线路拆下、电机线也拆下,空载运行变频器;这时运行变频器很正常,接上电机后运行变频器也很正常,但接上控制线就报故障保护了,到这一步心里肯定就有底了。
(3) 故障排除:用表测量所有控制线路,最后发现有两条控制线老化短路,其它的控制线也有不同程度的老化,只是没有这么严重,把所有控制线换掉后,设备运行正常。
2.4 实例四
(1) 故障现象:用户反映数控车床上的触摸屏与变频器联机时产生干扰,车床正常运行后,触摸屏经常花屏或变成蓝屏,看不到数据,只要重新断电再送电给系统,故障就没有了,设备运行几分钟后故障又开始出现,用户要求技术支持,现场处理。
(2) 故障分析:到现场后,发现变频器是由触摸屏控制,检查变频器配线、外部控制线路、设备都正常,换上一台变频器后故障依然存在。后来把控制线换成屏蔽线,降低变频器载波频率,故障还是没有得到解决。最后就只有从触摸屏上入手,把触摸屏上的电源线扒掉再重新插上,故障就没有了。几分钟后又出现故障,把触摸屏上所有信号线插头都扒掉,故障依然存在。遇到这种事都不知如何下手了。
(3) 故障排除:这时我突然想到漏检了触摸屏外壳的接地线,当把接地线拆下来,设备正常运行了几小时都没有出现故障。经测量是因为接地不良引起的干扰,接地电阻比较大引起。

3 变频器安装环境故障判断与排除
3.1 实例一
(1) 故障现象:一台55kw变频器,用了一年多后,通电就报欠压“poff”,通上380v电源测试时,发现接触器吸合后有“吱吱声”,掉电检查变频器内部220v的变压器损坏,两个220v的风扇烧坏。
(2) 故障原因:经维修中心检查,故障是由于交流风扇老化短路,造成变器压烧坏。变频器的风道和风扇有很多油渍和灰尘,因此造成风扇老化和接触器吸合不良。所以改善变频器工作环境很重要呀!  
3.2实例二
(1) 故障现象: 某纺织厂一台110kw变频器用在空压机上,用pid进行闭环控制。用了一段时间后通电就没有显示,发现变频器控制板已烧坏。经销商的技术员到用户现场更换了控制板还是烧坏,用户急得很,打了好几个电话到公司。
(2) 故障处理:到现场后检查变频器正常,主回路接线也正常,测量控制线时发现有短路。更换控制线后系统正常。
(3) 故障原因:变频器的控制线路不是走的线槽,而是从地上随意走线,这是一个低极错误。拆下控制线观察,发现有多处破损,都是被硬物压坏而造成短路。
3.3 实例三
(1) 故障现象:某煤矿企业一台160kw变频器,带负载运行老跳过载保护,空载运行就没有问题,用表测量变频器输出三相电压也平衡。此机已用了两年了,不在保修之内,受客户所托我们还是赶到了现场处理故障。
(2) 故障检查:用万用表测量外部线路、操作台、变频器都很正常;用钳形表钳变频器输入输出三相电流也正常;测量电源板上的电流检测电路也没有什么问题,那故障出在哪呢?
(3) 故障原因:我想到了霍尔传感器会不会有问题,测量霍尔传感器阻值正常,最后只有霍尔连接线没有查了,取下霍尔连接线用万用表测量,发现有一根信号线断了,修复好后变频器运行正常,故障解除。
(4) 处理建议:此现场变频器是安装在电机旁边,振动比较大,所以出现这种故障。
3.4 实例四
(1) 故障现象:接到一个客户的电话说:“用我们公司一台15kw的变频器,有一年多了,现在出现变频器运行一段时间发热严重,要求返回公司维修。”
(2) 故障分析:指导客户技术员检查电机有没有发热,经查电机也发热,要求技术员用兆欧表测量电机对地的绝缘阻值;把变频器更换到另一台好的电机上用,再观察电机有没有发热现象。
(3) 故障原因:客户更换电机后,情况很正常,用兆欧表测量原电机绝缘电阻,阻值不正常,这说明不是变频器的问题,而是电机有问题,时间长了绝缘阻值变小。

4 变频器干扰故障判断与排除
4.1 实例一
(1) 故障现象:一用户反映plc控制变频器时,经常出现不必要的故障信息,比如plc发出信号后变频器不接收,或者变频器误动作。由于客户比较急,影响生产,我们接到反馈就马上赶到现场处理。
(2) 故障原因:现场检查了变频器,plc,设备均正常,根据经验初步判断是干扰引起。
(3) 故障排除:先在plc的开关电源模块输入端接入滤波器,问题还是没有明显的改善,后来把变频器和plc的电源线,控制线分开走线,并采取一些屏蔽措施后,系统故障有明显的改善。
4.2 实例二
(1) 故障现象:有一客户反映,三台变频器安装在同一个变频柜里组成一个调速系统,用外接电位器进行调速,但在调频率时,频率波动很大,调一台变频器的频率其它变频器频率也跟着变化,然后就会报故障保护。
(2) 故障原因: 到现场后检查了电源、负载、电位器、控制线路都正常,在调试变频器时,当一台变频器单独运行时工作正常,当两台或三台同时运行时就会出现异常。
(3) 故障排除:判断是干扰引起,将三台变频器移出变频柜,分别装在一个单独的变频柜里,电位器也分开走线,所有控制线改用屏蔽线,这时三台变频器能同时运行,说明故障判断准确。 
4.3 实例三
(1) 故障现象:一用户电话反馈,一台印刷机的主马达和送纸机马达用变频器调速。主马达变频器单独运行时,印刷机设备工作正常,当主马达变频器与送纸机变频器同步运行时,报软件过流故障。经销商技术员到现场处理了一天,没有调好,就认定是变频器有问题,不能用要求退货。
(2) 故障原因:我们到现场后,检测了变频器和设备也没有发现什么问题。观察印刷机两台变频器的运行状况,发现主马达变频器和送纸机变频器单独运行时都正常,就是主马达变频器与送纸机变频器同步运行时报故障保护。由于这台印刷机的所有动做都是通过接触器、继电器工作,印刷机设备也没有接地,变频器的接地当然也是从印刷机设备上取的,所以我们判断是干扰引起。
(3)故障排除
●把所有控制线更换成屏蔽线,加磁环;
●把变频器输入输出主回路电源线加磁环;
●把印刷机设备和变频器独立接地。
采用以上措施后,故障被解除,系统恢复正常。
4.4 实例四
(1) 故障现象:一台纺织机械上的三台15kw变频器老是跳“硬件保护”故障。而且不是同时报故障,在运行中偶尔会有一台报此故障,复位后就能正常运行。
(2) 故障分析与判断:静态测试变频器无问题,主线路、控制线路也完好。用万用表测量零线和地线是相通的,问电工才知道他们工厂配线是零地共用的,故障可能就出在这里。变频器报“硬件保护”故障一般有如下几种情况:
●变频器三相输出侧有短路现象;
●逆变模块损坏;
●外部干扰信号进入变频器。
(3)故障排除:由于第一与第二种原因正常排除后,就只有第三种外部干扰信号。干扰信号是从地线进入变频器,而地线是零地共用,所以把地线拆除,就切断了干扰源。这时运行变频器一切正常。
4.5 实例五
(1) 故障现象:一个经销商用户电话反映,一台3.7kw的变频器用在4kw的钟织纺织机上,运行几个小时后电机不转,变频器有频率显示,也没有报故障保护,就是电机不转。用户认为是变频器有问题,要求更换一台新机,后来更换新机故障依然如此。
(2) 故障分析:现场发现按正转按钮启动变频器运行时,变频器面板的正转和反转指示灯都亮,这就是说变频器正转指令和反转指令都启用了,难怪电机不运行。这就奇怪了,难道又是干扰引起!
(3) 故障排除:当在变频器输入输出主回上加磁环;把所有控制线更换成屏蔽线;降低变频器载波频率。通过以上处理,系统恢复正常,果真是干扰引起。

5 结束语
以上是个人现场调试和处理故障的部分实践经验和体会。从变频器发生的故障事例看,大多与变频器安装和运行条件有关,特别是要符合安全规范,有条件最好套pv管或铜、铝、铁管,这样即可保护好线路又可以屏蔽。同时,在故障发生后,先要根据故障现象,心中能对故障原因有个初步诊断,或仔细阅读手册或仔细检查装置接线。
总之,在遇到问题时,不要急,静下心来慢慢查原因,一切故障都是有因果的,能圆满解决的。

作者简介
刘佳畅 男 工程师,主要从事自动化系统与变频调速器的应用与技术研究工作。

参考文献
[1] 张燕宾. 变频调速460问. 北京:机械工业出版社,2006
[2] 王延才,王伟. 变频器原理及应用. 北京:机械工业出版社,2005
[3] 刘佳畅. 变频器现场调试与故障处理经验谈. www.gongkong.com2005

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