孫 鵬

(攀枝花鋼釩有限公司提釩煉鋼廠,四川攀枝花617062)

攀鋼提釩煉鋼廠轉(zhuǎn)爐區(qū)域利德華福高壓變頻器的故障診斷

孫 鵬

(攀枝花鋼釩有限公司提釩煉鋼廠,四川攀枝花617062)

綜述了利德華福高壓變頻器在攀鋼提釩煉鋼廠轉(zhuǎn)爐區(qū)域的基本使用情況,以及點(diǎn)檢、維護(hù)人員處理其故障時(shí)存在的問題。從利德華福高壓變頻器的主要結(jié)構(gòu)原理、常見故障、經(jīng)驗(yàn)故障、安全操作等方面分析了轉(zhuǎn)爐區(qū)域利德華福高壓變頻器的故障診斷方法,為點(diǎn)檢、維護(hù)人員提供了理論技術(shù)支撐和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

利德華福高壓變頻器;功率單元;人機(jī)界面;常見故障;經(jīng)驗(yàn)故障

1 引言

由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,高壓變頻器在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛,攀鋼提釩煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)也使用了高壓變頻器作為風(fēng)機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)。特別是利德華福高壓變頻器在轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)上應(yīng)用最為廣泛。由于煉鋼廠的許多電氣點(diǎn)檢員、維護(hù)人員對(duì)利德華福高壓變頻器很陌生,對(duì)其專業(yè)知識(shí)和維修技術(shù)的掌握甚少,給點(diǎn)檢、維護(hù)人員在故障診斷方面帶來了很大的困難。因此,只有加強(qiáng)點(diǎn)檢員、維護(hù)人員對(duì)利德華福高壓變頻器的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí) 、故障診斷方法的積累,才能充分發(fā)揮點(diǎn)檢員、維護(hù)人員的潛能,提高鋼廠專業(yè)技術(shù)人才的裝備水平,進(jìn)一步促進(jìn)鋼廠的發(fā)展。

2 利德華福高壓變頻器在轉(zhuǎn)爐區(qū)域基本使用情況

攀鋼提釩煉鋼廠轉(zhuǎn)爐區(qū)域的高壓變頻器主要用于除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng),共15臺(tái),其中利德華福高壓變頻器9臺(tái),包括:老轉(zhuǎn)爐地下料倉二次除塵1臺(tái)、1#轉(zhuǎn)爐二次除塵1臺(tái)、4#轉(zhuǎn)爐一次除塵1臺(tái)、5#轉(zhuǎn)爐一次除塵1臺(tái)、6#轉(zhuǎn)爐二次除塵1臺(tái)、7#轉(zhuǎn)爐二次除塵1臺(tái)、I、II、V部脫硫二次除塵1臺(tái)、III、IV部脫硫二次除塵1臺(tái)、提釩二次除塵1臺(tái)。

3 點(diǎn)檢、維護(hù)人員在應(yīng)對(duì)利德華福高壓變頻器故障時(shí)存在的問題

利德華福高壓變頻器的結(jié)構(gòu)原理復(fù)雜,專業(yè)知識(shí)性強(qiáng),部分控制參數(shù)設(shè)置有顯性密碼和隱性密碼,而且規(guī)格型號(hào)功率差異大,9臺(tái)高壓變頻器就有5種型號(hào)規(guī)格:HARSVERT-A06/300(07017)3 000k W(1臺(tái))、HARSVERT-A06/170 1 600k W(2臺(tái))、HARSVERT-A06/410 4 000k W(3臺(tái))、HARSVERT-A06/220 1 800k W(2臺(tái))、HARSVERT-A06/300(07180)800k W(1臺(tái)),故障診斷方法也有所不同。而現(xiàn)有的點(diǎn)檢、維護(hù)人員的專業(yè)理論知識(shí)不足,只能處理簡(jiǎn)單的故障,而對(duì)于復(fù)雜的故障,只能憑經(jīng)驗(yàn)或束手無策,這樣增加了處理故障的時(shí)間。利德華福高壓變頻器屬于在高強(qiáng)度的電壓下運(yùn)行的設(shè)備,一般在6k V以上,而現(xiàn)有的點(diǎn)檢、維護(hù)人員對(duì)高壓設(shè)備的性能了解甚少,這樣在處理故障時(shí),存在著一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 利德華福高壓變頻器的故障診斷

4.1 利德華福高壓變頻器的主要結(jié)構(gòu)原理

4.1.1 利德華福高壓變頻器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

利德華福高壓變頻器屬于“高-高”電壓源型變頻器,由移相變壓器、功率單元、控制器、工控機(jī)、內(nèi)置PLC(S7-200)、液晶觸摸屏、外部接口、溫控器、檢測(cè)裝置、報(bào)警裝置等設(shè)備組成(如圖1)。

4.1.2 利德華福高壓變頻器的電壓疊加原理

4.1.2.1 移相變壓器的供電原理

輸入側(cè)移相變壓器將網(wǎng)側(cè)高壓(6k V)變換為副邊的多組低壓(690V),各副邊繞組在繞制時(shí)采用延邊三角接法,相互之間有一定的相位差(120°)。

4.1.2.2 利德華福高壓變頻器的電壓疊加計(jì)算

移相變壓器的閥側(cè)繞組分為A、B、C三相,每個(gè)功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電,每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電(如圖2)。每相上有5個(gè)功率單元串聯(lián),共15個(gè)功率單元,每個(gè)功率單元的相電壓為690VAC。每相的相電壓為:V相=690×5=3 450VAC,其線電壓為:V線=3 V相=3×3 450≈6 000VAC(如圖3)。

圖1 利德華福高壓變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 利德華福高壓變頻器功率單元串接結(jié)構(gòu)圖

圖3 利德華福高壓變頻器的電壓疊加計(jì)算原理圖

4.1.2.3 利德華福高壓變頻器的控制器結(jié)構(gòu)原理

利德華福高壓變頻器的控制器由1塊主控制板、3塊光纖板、1塊通訊板、1塊電源板、1塊信號(hào)調(diào)整板和1塊總線板構(gòu)成(如圖4)。主控板主要由處理器、程序存儲(chǔ)器、參數(shù)存儲(chǔ)器及RS485等接口芯片組成。主控板通過串行接口或接口板,接收和處理來自工控機(jī)及PLC的控制命令,同時(shí)向外發(fā)送自身的狀態(tài)信息,是高壓變頻器的核心部件;光纖板的作用是將主控板對(duì)功率單元的控制信號(hào)(觸發(fā)脈沖、旁路控制信號(hào)、脈沖封鎖信號(hào)等)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,變成串行的光信號(hào)通過光纖輸出給功率單元,同時(shí)將功率單元傳送過來的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),傳遞給主控板處理;電源板主要給主控制箱提供控制電源,電源板上有3個(gè)5V電源模塊,一個(gè)正負(fù)15V模塊。變頻器人機(jī)界面需要和主控板、PLC等進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,通訊板的主要功能是對(duì)這些不同的接口進(jìn)行配置,變頻器內(nèi)外的各種接口都連接到通訊板,再通過通訊板統(tǒng)一連接到人機(jī)界面進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊;信號(hào)調(diào)整板負(fù)責(zé)控制器和外部接口信號(hào)的處理,這些信號(hào)包括:輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電流、PLC的4m A～20m A信號(hào)、控制器輸出給PLC的信號(hào)、由PLC來的信號(hào)等;總線板是控制器的底板,對(duì)其它各板進(jìn)行插式連接。

圖4 利德華福高壓變頻器控制器結(jié)構(gòu)圖

4.2 利德華福高壓變頻器的常見故障診斷方法

4.2.1 直流母線過壓

出現(xiàn)“直流母線報(bào)過壓”故障時(shí),應(yīng)進(jìn)行如下工作:(1)檢查高壓電源正向波動(dòng)是否超過允許值;(2)如果是減速時(shí)過電壓,可適當(dāng)加大變頻器的減速時(shí)間設(shè)定值;(3)檢查接線螺栓是否松動(dòng)、打火;(4)檢查單元控制板是否損壞。

4.2.2 直流母線欠電壓

出現(xiàn)“直流母線欠電壓”故障時(shí),應(yīng)注意如下工作:(1)負(fù)向波動(dòng)是否超過該允許值;(2)高壓開關(guān)是否掉閘;(3)整流變壓器副邊是否短路;(4)接線螺栓是否緊固和斷裂;(5)檢查功率模塊三相進(jìn)線是否松動(dòng);(6)功率模塊三相進(jìn)線熔斷器是否完好;(7)接線螺栓的松動(dòng)和打火;(8)單元控制板損壞。

4.2.3 變頻器過流

出現(xiàn)“變頻器過流”故障時(shí),應(yīng)進(jìn)行如下工作:(1)檢查功率模塊輸出U、V端子是否短路;(2)檢查電機(jī)絕緣是否完好;(3)檢查變頻器是否過載運(yùn)行;(4)檢查負(fù)載時(shí)否存在機(jī)械故障;(5)如果是啟動(dòng)時(shí)過電流,可適當(dāng)增大變頻器的加速時(shí)間設(shè)定值。

4.2.4 功率單元過熱

出現(xiàn)“功率單元過熱”這一故障時(shí),可進(jìn)行如下工作:(1)檢查環(huán)境溫度是否超過允許值; (2)單元柜風(fēng)機(jī)是否正常工作;3、進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口是否暢通,即濾網(wǎng)是否干凈;(4)裝置是否長時(shí)間過載運(yùn)行;(5)最后檢查功率模塊控制板和溫度繼電器是否正常。

4.2.5 功率單元缺相

發(fā)生“功率單元缺相”故障時(shí),應(yīng)進(jìn)行如下工作:(1)檢查輸入的高壓開關(guān)是否掉閘;(2)檢查整流變壓器副邊是否短路;(3)檢查接線螺栓是否緊固或斷裂;(4)檢查功率模塊三相進(jìn)線是否松動(dòng);(5)檢查功率模塊三相進(jìn)線熔斷器是否完好;(6)有時(shí)變頻器在斷電時(shí)會(huì)報(bào)出缺相,屬正常現(xiàn)象,直接復(fù)位即可。

4.2.6 光纖故障

出現(xiàn)“光纖故障”時(shí),應(yīng)進(jìn)行如下工作:(1)檢查功率模塊控制電源是否正常(正常時(shí),L1綠色指示燈發(fā)光);(2)檢查功率模塊以及控制器的光纖連接頭是否脫落;(3)光纖是否折斷、漏光;(4)光纖是否被灰塵蒙蔽;(5)有時(shí)變頻器在斷電時(shí)會(huì)報(bào)出單元光纖通訊故障,屬正?，F(xiàn)象,直接復(fù)位即可。

4.2.7 功率單元驅(qū)動(dòng)故障

出現(xiàn)“功率單元驅(qū)動(dòng)故障”時(shí),應(yīng)進(jìn)行如下工作:(1)檢查內(nèi)部是否有短路放電痕跡;(2) IGBT是否正?！獪y(cè)量續(xù)流二極管;(3)電機(jī)是否有問題;(4)輸出電纜是否有破損;(5)輸出螺栓是否過熱,虛接打火;(6)更換驅(qū)動(dòng)板、單元控制板;(7)把輸出銅排拆除,用萬用表測(cè)量輸出電壓幅值。

4.3 利德華福高壓變頻器的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)故障診斷方法

4.3.1 “單元驅(qū)動(dòng)重故障”、“光纖重故障”重復(fù)報(bào)

5#轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)高壓變頻器,在運(yùn)行中經(jīng)常重復(fù)報(bào)“單元驅(qū)動(dòng)重故障”、“光纖重故障”,造成風(fēng)機(jī)故障而停機(jī),而且更換故障單元后,其他的功率單元又報(bào)相同的故障,造成風(fēng)機(jī)故障頻繁。處理方法:將5#轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)高壓變頻器的中性點(diǎn)連接板的距離進(jìn)行調(diào)整,遠(yuǎn)離功率單元的輸出端,防止中性點(diǎn)電壓與功率單元輸出端電壓形成干擾,從而影響主控箱的控制系統(tǒng),避免高壓變頻器經(jīng)常報(bào)“單元驅(qū)動(dòng)重故障”、“光纖重故障”的現(xiàn)象。

4.3.2 1個(gè)功率單元報(bào)故障,變頻器不能旁路運(yùn)行

5#轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)高壓變頻器1個(gè)功率單元報(bào)故障,變頻器不能旁路運(yùn)行,而參數(shù)設(shè)置中允許1個(gè)功率單元旁路運(yùn)行,這樣每次出現(xiàn)1個(gè)功率單元故障時(shí),風(fēng)機(jī)就會(huì)停機(jī),參數(shù)的設(shè)置沒有起作用。處理方法:通過系統(tǒng)員密碼進(jìn)入人機(jī)界面的系統(tǒng)旁路設(shè)置選擇界面,再通過隱性密碼重新設(shè)置高壓變頻器的功率單元旁路級(jí)數(shù),恢復(fù)功率單元旁路運(yùn)行的功能,保證1個(gè)功率單元故障后風(fēng)機(jī)不停機(jī),可以功率單元旁路運(yùn)行,保證在定修時(shí)可以檢查、更換故障的功率單元,減少風(fēng)機(jī)因功率單元故障停機(jī)的現(xiàn)象。

4.3.3 人機(jī)界面運(yùn)行停頓現(xiàn)象

4#轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在中控室畫面和風(fēng)機(jī)房畫面的顯示不一致,經(jīng)常造成4#轉(zhuǎn)爐正在吹煉時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速顯示低速,而實(shí)際轉(zhuǎn)速是高速,造成氧槍自動(dòng)提槍,影響吹煉時(shí)間。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)高壓變頻器的人機(jī)界面在程序運(yùn)行時(shí)偶爾出現(xiàn)停頓的現(xiàn)象。處理方法:因?yàn)槿藱C(jī)界面內(nèi)部有一套控制程序,是人機(jī)界面內(nèi)部的程序出了故障,必須用U盤在人機(jī)界面上重新安裝備份的軟件程序。在用U盤安裝軟件程序前,要對(duì)U盤進(jìn)行殺毒工作。

4.3.4 重新下裝變頻器程序后,無法建立模擬量通訊

1#轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)高壓變頻器在重新下裝變頻器程序后,人機(jī)界面狀態(tài)正常,啟動(dòng)風(fēng)機(jī)后,高壓變頻器無法運(yùn)行,也不報(bào)故障,查看上位機(jī)程序后,發(fā)現(xiàn)高壓變頻器無法與上位機(jī)程序建立模擬量通訊。處理方法:通過系統(tǒng)員密碼進(jìn)入人機(jī)界面的功能界面,選擇模擬量給定響應(yīng),便建立了變頻器模擬量通訊連接,使高壓變頻器恢復(fù)正常運(yùn)行。在1#轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)利德華福高壓變頻器有這項(xiàng)功能,在其他轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)的利德華福高壓變頻器無此項(xiàng)功能。

4.4 利德華福高壓變頻器安全操作程序

4.4.1 停送電操作程序

停電操作程序:在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降為零速后,聯(lián)系變配電所停高壓電,待人機(jī)界面顯示高壓跳閘后,再停UPS電源,最后分控制電源總開關(guān)。送電操作程序:先合控制柜內(nèi)控制電源總開關(guān),人機(jī)界面開關(guān),按下UPS電源按鈕直至UPS打開,觀察操作面板應(yīng)自動(dòng)進(jìn)入變頻器主界面,最后聯(lián)系變配電所送高壓電。這樣的停送電操作程序與低壓電的停送電操作程序正好相反,是為了保證點(diǎn)檢、維護(hù)人員在檢修和診斷故障時(shí)的人身安全。

4.4.2 更換功率單元的操作程序

更換高壓變頻器功率單元的步驟:(1)使用停機(jī)或急停按鈕使變頻調(diào)速系統(tǒng)退出運(yùn)行狀態(tài);(2)聯(lián)系停輸入高壓電;(3)打開功率單元柜門,等所有功率單元上的指示燈熄滅(一般情況下5min～10min,個(gè)別的功率單元時(shí)間更長一些),再進(jìn)行下一步作業(yè);(4)測(cè)量功率單元上的R、S、T、U、V五根接線端有無對(duì)地電壓(與功率單元上的散熱板對(duì)地),如果沒有電壓,則按照以下(5)～(10)的步驟操作;如果有電壓,則需要將拆卸功率單元并進(jìn)行安全放電,達(dá)到安全拆卸條件后再進(jìn)行下一步作業(yè); (5)拔掉功率單元的J1、J2兩根光纖頭;(6)用扳手卸下功率單元的R、S、T、U、V五根連線; (7)拆下功率單元與軌道的固定螺絲;(8)將功率單元沿軌道拔出,注意輕拿輕放;(9)按與上述拆卸相反的順序?qū)⑿碌墓β蕟卧b上并接線;(10)接線完畢,再次檢查安裝是否正確,清理人員及工器具,撤離到安全距離,確認(rèn)無誤后,系統(tǒng)重新上電試車。

5 結(jié)束語

利德華福高壓變頻器在攀鋼提釩煉鋼廠轉(zhuǎn)爐區(qū)域應(yīng)用廣泛,用于大慣量的除塵風(fēng)機(jī)的控制,其節(jié)能效果明顯,大大改善了工作環(huán)境,對(duì)鋼廠安全環(huán)保事業(yè)的發(fā)展起到了一定的作用。因此,對(duì)利德華福高壓變頻器的點(diǎn)檢、維護(hù)非常重要,這就要求我們的點(diǎn)檢、維護(hù)人員加強(qiáng)其技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn),提高技能水平,增強(qiáng)診斷和處理故障的能力,不斷進(jìn)步,把鋼廠的除塵環(huán)保設(shè)備點(diǎn)檢、維護(hù)的更好。

Introduction of Converter Pangang Vanadium Abstracting Steel Making Plants Area,Improve the Fault Diagnosis of HARSVERT-A High Voltage Frequency Converter

SUN Peng
(Vanadium Extraction Steelmaking Plant,Panzhihua Steel &Vanadium Co.,Ltd,Panzhihua 617062,Sichuan China)

This paper summarizes the advantages improve the HARSVERT-A high voltage frequency converter at pan gang vanadium steel converter area of basic usage,and the tally,maintenance personnel to deal with the problem of the failure of.From the principles of main structure and improve the high pressure frequency converter,common fault,experience,and safety operation of converter is analyzed area and improve the fault diagnosis method of the high voltage frequency converter technology provides the theory support for the tally,maintenance personnel and practical experience.

HARSVERT-A high voltage frequency converter power unit;human-computer interface;common fault;experience of failure

TF341 TM92

:B

1001-5108(2015)03-0045-06

孫鵬,電氣自動(dòng)化工程師,主要從事點(diǎn)檢維護(hù)工作。