趙立國(guó)

（山東省諸城市義和車橋有限公司，山東諸城 262200）

0 引言

IGBT 中頻爐將工頻50 Hz 交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l1300～5000 Hz，采用串聯(lián)諧振式。IGBT 中頻電源為一種恒功率輸出電源，加少量料即可達(dá)到滿功率輸出，并且保持始終不變，所以加熱速度快，因逆變部分采用串聯(lián)諧振，且逆變電壓高，所以IGBT 比普通可控硅節(jié)能。

1 中頻爐概述

1.1 復(fù)雜故障分類

中頻爐經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，基于諸多方面因素影響，致使其出現(xiàn)一些較為常見(jiàn)的故障。其中部分故障點(diǎn)具有一定的隱蔽性，而傳統(tǒng)檢測(cè)儀器無(wú)法對(duì)這些故障做出全面檢測(cè)，導(dǎo)致維修人員無(wú)所適從，不但為故障診斷增加了難度，而且故障無(wú)法得到及時(shí)修復(fù)。這種故障也是中頻爐最為復(fù)雜的故障，通常被稱為軟故障。

通常情況，中頻爐故障主要分為元器件特性不良、電路絕緣不良和電路接觸不良等3 種。其中傳統(tǒng)檢測(cè)儀器無(wú)法對(duì)元器件特性不良、電路接觸不良的故障進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于電路絕緣不良故障而言，雖然在理論上可以用兆歐表對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，但基于裝置內(nèi)部水冷系統(tǒng)、以及其他方面的諸多因素互相限制，操作步驟相對(duì)較為繁瑣，要實(shí)現(xiàn)判斷的準(zhǔn)確性仍然存在較高難度。

1.2 復(fù)雜故障檢查流程

對(duì)于較為復(fù)雜故障檢查程序而言，嚴(yán)格執(zhí)行先易后難、先負(fù)載后控制柜，采用逐步排除的方式對(duì)故障進(jìn)行排查。平波電抗器檢查相對(duì)較為繁瑣，并且難度較高。若電抗線圈處于長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)下，則需要選擇性能良好的備件及時(shí)將其替換，不但可以達(dá)到清除故障的效果，而且還達(dá)到了日常維護(hù)的目的，盡可能將故障控制在最小范圍，同時(shí)結(jié)合其他相關(guān)檢查工作，進(jìn)而將故障徹底清除?？傊?，在中頻爐故障檢查過(guò)程中，相關(guān)檢查人員除了具備較高的專業(yè)知識(shí)外，必須嚴(yán)格執(zhí)行故障檢查的程序開展相關(guān)作業(yè)，以此達(dá)到故障檢測(cè)效果的最優(yōu)化。

2 中頻爐系列熔斷爐特點(diǎn)

（1）較高的融化效率、良好的節(jié)能效果、超強(qiáng)的過(guò)載能力、結(jié)構(gòu)緊湊。

（2）中頻爐附近溫度偏低、產(chǎn)生的煙塵量較低、具有良好的作業(yè)環(huán)境。

（3）簡(jiǎn)單的操作工藝、熔煉運(yùn)行具有較高的可靠性。

（4）金屬成分均勻。

（5）熔化升溫快、容易對(duì)中頻爐熔煉爐溫度進(jìn)行控制，并且具備較高的生產(chǎn)效率。

（6）爐子具備較高的利用率、品種更換簡(jiǎn)單易行。

3 常見(jiàn)故障診斷及處理方法

中頻爐在日常使用中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)各種故障，為了最大水平的利用中頻爐，正確操作和精心維護(hù)是先決條件，以及精細(xì)的實(shí)時(shí)管理，可以提高設(shè)備的綜合利用率。加強(qiáng)操作人員的操作培訓(xùn)可以避免一些人為故障，進(jìn)行例行檢查與維護(hù)，可以確保設(shè)備在故障發(fā)生前及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，減少維修費(fèi)用并確保生產(chǎn)。下面介紹一些常見(jiàn)的故障及原因分析。

（1）設(shè)備運(yùn)行時(shí)，直流電壓，電流達(dá)到額定值，中頻電壓沒(méi)有。分析：此種現(xiàn)象是中頻電源單臂運(yùn)行造成的。原因：①檢查逆變可控硅是否有擊穿損壞，造成單臂運(yùn)行現(xiàn)象；②檢查逆變脈沖板是否有輸出電壓，造成單臂運(yùn)行。

（2）中頻電抗器不起振，起振時(shí)，電抗器‘嗡嗡’響聲沉悶。分析：多數(shù)是電抗器問(wèn)題或中頻電流過(guò)大。原因：①檢查平波電抗器是否有發(fā)熱燒壞短路現(xiàn)象；②檢查連接加熱感應(yīng)圈電纜是否有絕緣破損接地或發(fā)熱，導(dǎo)致粘連短路現(xiàn)象；③檢查無(wú)功補(bǔ)償電容是否接地。

（3）中頻不啟動(dòng)。分析：沒(méi)有采取到啟動(dòng)信號(hào)。原因：①檢查中頻調(diào)功電位器是否斷線或損壞；②檢查中頻互感器取樣信號(hào)線是否短線或接反線。

（4）加工過(guò)程中燒可控硅。分析：加工過(guò)程中過(guò)流或過(guò)壓，導(dǎo)致燒可控硅。原因：①檢查冷卻水套是否發(fā)熱嚴(yán)重，有無(wú)堵塞現(xiàn)象；②檢查冷卻水套水管接頭是否有漏水，導(dǎo)致接地；③檢查阻容吸收電阻是否有燒壞。

（5）設(shè)備啟動(dòng)后，當(dāng)功率升高，易過(guò)流保護(hù)燒可控硅。分析：可能逆變導(dǎo)通角不對(duì)。原因：①檢查中頻電壓和直流電壓比值，在1.4～1.5，正確調(diào)節(jié)逆變導(dǎo)通角；②檢查逆變可控硅K 極，G 極是否有斷線或接錯(cuò)線現(xiàn)象。

（6）啟動(dòng)設(shè)備后，啟動(dòng)中頻電源，主電路開關(guān)保護(hù)跳閘或過(guò)流保護(hù)。分析：?jiǎn)?dòng)電流過(guò)高。原因：①檢查調(diào)功電位器旋鈕，是否在最小值；②檢查感應(yīng)加熱圈爐膛內(nèi)是否有工件。

4 日常維護(hù)及保養(yǎng)

中頻爐的日常維護(hù)和保養(yǎng)對(duì)于其工作效率和使用壽命都有非常大的影響，如果能做好日常保養(yǎng)和維護(hù)將很大程度上減少故障發(fā)生，既減少維修費(fèi)用還能延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。下面介紹日常維護(hù)及保養(yǎng)情況。

（1）設(shè)備運(yùn)行前提前10 min 開冷卻水泵，并檢查水管接頭處有無(wú)漏水及滲水情況，如有立即處理。

（2）檢查中頻調(diào)功電位器旋鈕是否在最小位置。

（3）檢查感應(yīng)加熱圈電纜緊固螺栓是否有發(fā)熱、燒黑、松動(dòng)現(xiàn)象。

（4）爐體電纜附近保持干凈，干燥，無(wú)鐵屑及不能用鐵質(zhì)東西覆蓋。

（5）檢查中頻逆變可控硅緊固螺栓是否有松動(dòng)并緊固可靠。

（6）啟動(dòng)后調(diào)節(jié)中頻功率要慢慢勻速提升功率，切忌陡升陡降功率。

（7）在北方天冷時(shí)冷卻水要加防凍劑進(jìn)行防凍措施。

（8）在加工過(guò)程中，用測(cè)溫槍測(cè)量可控硅溫度，是否有發(fā)熱嚴(yán)重的，冷卻水套可能堵塞。條件達(dá)不到，可用手試?yán)鋮s水管，如有嚴(yán)重發(fā)熱燙手，說(shuō)明水套堵塞，須立即停機(jī)清理水套。

5 中頻爐故障檢修案例

5.1 故障1

（1）現(xiàn)象。中頻爐啟動(dòng)困難，但有時(shí)可以實(shí)現(xiàn)正常啟動(dòng)。在功率提升過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)因過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作而停機(jī)。

（2）檢查。轉(zhuǎn)換倒?fàn)t開關(guān)調(diào)換到另一爐體后，啟動(dòng)電源，中頻爐處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。由此可見(jiàn)，中頻率故障范圍被鎖定在裝置負(fù)載部分。利用完好的水冷電纜逐一代替原爐體電纜，通過(guò)一番詳細(xì)的檢查后，中頻爐故障消失。將故障電纜進(jìn)行解體，最終發(fā)現(xiàn)被解體部分的電纜出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

（3）分析。由于中頻爐水冷電纜電流密度較大，一旦出現(xiàn)缺水情況，會(huì)促使中頻爐電纜出現(xiàn)斷裂，并且斷裂后易產(chǎn)生電路虛接現(xiàn)象。

5.2 故障2

（1）現(xiàn)象。啟動(dòng)裝置后，將調(diào)節(jié)鈕旋轉(zhuǎn)到盡頭。此時(shí)儀表指示值仍然處于較低的狀態(tài)，并且裝置不能夠維系正常的運(yùn)行。

（2）檢查。通過(guò)對(duì)故障發(fā)生現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析，將故障范圍鎖定在裝置的整流部分，運(yùn)用示波器對(duì)整流橋輸出的直流電壓波形進(jìn)行檢測(cè)，最終發(fā)現(xiàn)某整流晶閘管導(dǎo)通存在一定的瑕疵。但是對(duì)所有的晶閘管兩端電壓波形進(jìn)行全面檢測(cè)時(shí)，未發(fā)現(xiàn)存在異?，F(xiàn)象。而后通過(guò)代替法進(jìn)行逐一檢查后發(fā)現(xiàn)，A 相一整流晶閘管出現(xiàn)故障。

（3）分析。對(duì)于部分因電氣元件特性不完全變壞，而導(dǎo)致裝置出現(xiàn)復(fù)雜故障。在實(shí)際檢查過(guò)程中，基于運(yùn)用儀器存在一定局限性，再加上其他方面條件的限制，這就增加了確認(rèn)此類變質(zhì)元件的難度，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確檢測(cè)的目的?；诖饲闆r，可選擇排除法或者替代法對(duì)變質(zhì)元件進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)排除此類元件的故障，這也是當(dāng)前最為有效的檢測(cè)方法。

5.3 故障3

（1）現(xiàn)象。裝置啟動(dòng)處于正常的狀態(tài)，繼電器切換電路的瞬間，過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。此時(shí)將會(huì)出現(xiàn)兩逆變晶閘管損壞。

（2）檢查。根據(jù)對(duì)故障進(jìn)行初步判定，將目標(biāo)鎖定為逆變控制回路。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行全方位觀察發(fā)現(xiàn)，逆變脈沖形成電路上某電阻極有可能存在過(guò)熱現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，對(duì)其中的一只腳重新進(jìn)行焊接，故障完全消失。

（3）分析。當(dāng)電路出現(xiàn)接觸不良的情況下，運(yùn)用儀表難以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的直接檢測(cè)。基于當(dāng)前這種情況下，可以選擇直觀檢查法對(duì)此類故障進(jìn)行分析，例如觀察、搖動(dòng)、手摸、耳聽(tīng)等。這種方法具有顯著性的應(yīng)用成效。

5.4 故障4

（1）現(xiàn)象。裝置處于運(yùn)行的狀態(tài)時(shí)，時(shí)而出現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作。并且在接下來(lái)的時(shí)間段出現(xiàn)不規(guī)律的變化，并且逐漸變得更加頻繁。并且有時(shí)會(huì)出現(xiàn)逆變晶閘管擊穿損壞的情況。

（2）檢查。通過(guò)對(duì)裝置進(jìn)行全面檢查，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)存在異常的情況，裝置處于完好的狀態(tài)。對(duì)水壓繼電器電接點(diǎn)短接后，裝置處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。

（3）分析。冷卻水泵經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，其輸出性能將會(huì)遭受到嚴(yán)重的破壞，致使裝置水冷系統(tǒng)內(nèi)水壓出現(xiàn)較大的波動(dòng)。由于這些問(wèn)題影響，致使水壓繼電器電接出現(xiàn)無(wú)規(guī)律斷路現(xiàn)象。

5.5 故障5

（1）現(xiàn)象。在裝置啟動(dòng)正常的條件下，中頻電壓為400 V 時(shí)，平波電抗器伴有輕微沖擊聲，當(dāng)達(dá)到滿功率時(shí)，過(guò)流動(dòng)作停機(jī)。

（2）檢查。相關(guān)維修人員在對(duì)裝置進(jìn)行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)一逆變管擊穿損壞，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他方面的異常情況。當(dāng)檢查結(jié)束后，裝置保持正常的運(yùn)行狀態(tài)。在試熔一爐鋼的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)其中某一電容輸出端存在漏油現(xiàn)象，檢修人員重新?lián)Q置故障電容器后，故障徹底排除。

（3）分析。通過(guò)對(duì)換下來(lái)的故障電容器進(jìn)行綜合檢查，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常，由此推斷可能因連線松動(dòng)而導(dǎo)致的接觸不良。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在日常工作中常見(jiàn)的中頻爐故障進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)故障原因進(jìn)行分析，給出檢查方法。提高了個(gè)人的維修水平和設(shè)備修復(fù)時(shí)間。