陸如剛

（秦皇島港股份有限公司雜貨分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

秦皇島港股份有限公司雜貨分公司門(mén)機(jī)使用的是ABB 公司ACS600 多傳動(dòng)變頻器，其整體結(jié)構(gòu)為一個(gè)整流單元帶4 個(gè)逆變器單元，4 個(gè)逆變器單元分別為支持、開(kāi)閉、變幅和旋轉(zhuǎn)，對(duì)應(yīng)著門(mén)機(jī)的起升、變幅和旋轉(zhuǎn)三大機(jī)構(gòu)，門(mén)機(jī)行走機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)共用一個(gè)逆變器。在門(mén)機(jī)作業(yè)過(guò)程中，如果有故障產(chǎn)生，整流、支持、開(kāi)閉、變幅、旋轉(zhuǎn)這5 個(gè)柜子上的控制面板都會(huì)提供故障信息，由這個(gè)顯示的故障信息如何快速準(zhǔn)確地找到門(mén)機(jī)上的故障點(diǎn)并加以解決是維修工作中的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。

1 故障區(qū)間的確定

門(mén)機(jī)主電路跨度很長(zhǎng)、分布分散，首先需要確定故障點(diǎn)在門(mén)機(jī)電控系統(tǒng)的哪一個(gè)區(qū)間內(nèi)。圖1 為門(mén)機(jī)主電路框圖，其中F為整流單元，G 為支持逆變器單元，H 為開(kāi)閉逆變器單元，I 為旋轉(zhuǎn)（行走）逆變器單元，J 為變幅單元。這5 個(gè)單元的柜門(mén)上安裝有控制面板，變頻器的故障信息通過(guò)這些控制面板反映出來(lái)的。一旦某個(gè)控制面板上報(bào)出故障信息，就可以大體確定出故障區(qū)間（表1）。

圖1 門(mén)機(jī)主電路

使用表1 時(shí)要注意兩個(gè)問(wèn)題：一是大起門(mén)機(jī)上支持逆變器和開(kāi)閉逆變器設(shè)計(jì)有一個(gè)主從結(jié)構(gòu)，一般G 和H 會(huì)同時(shí)報(bào)警，因此需要用將工況打到單擊上，將主從結(jié)構(gòu)解除，以確定哪個(gè)為真正的報(bào)警點(diǎn)；二是旋轉(zhuǎn)（行走）逆變器報(bào)警時(shí)，需要通過(guò)選擇旋轉(zhuǎn)或行走機(jī)構(gòu)來(lái)確定M 部分是旋轉(zhuǎn)電機(jī)還是行走電機(jī)。

表1 與5 個(gè)單元分別對(duì)應(yīng)的故障區(qū)間

2 內(nèi)/外部故障點(diǎn)的確定

有了上一步故障區(qū)間確定的基礎(chǔ)，本部分的目標(biāo)是確定出故障點(diǎn)是在變頻器各單元的內(nèi)部（框內(nèi)）還是在各單元外部的控制線路或供電線路（圖2）。

圖2 變頻器整流單元和逆變單元的線路

2.1 逆變器單元內(nèi)/外部故障點(diǎn)確定方法

當(dāng)逆變器單元報(bào)故障或不報(bào)故障但該機(jī)構(gòu)沒(méi)有動(dòng)作時(shí)，通過(guò)以下工作就可以判斷出故障點(diǎn)是在單元內(nèi)部還是外部。

（1）切換逆變器到本地控制模式，并輸入一個(gè)速度值，啟動(dòng)逆變器，觀察逆變器單元還是否存在報(bào)警：如果依然報(bào)故障，說(shuō)明故障點(diǎn)在逆變單元內(nèi)部；如果故障消除，故障點(diǎn)則有可能存在于外部。

（2）如果故障信息為一些關(guān)于電流和力矩方面的內(nèi)容，可以觀察該機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器工作情況。

（3）在不報(bào)故障但該機(jī)構(gòu)沒(méi)有動(dòng)作時(shí)，觀察控制面板上的速度給定值：如果操作該機(jī)構(gòu)但速度給定值為0，則故障點(diǎn)出在外部；如果有速度給定值，則故障點(diǎn)在該單元內(nèi)部。

（4）如果故障信息為電流、接地、力矩方面的內(nèi)容，還可以測(cè)量電機(jī)繞組絕緣值來(lái)判斷電機(jī)是否存在問(wèn)題。

這4 個(gè)方面的工作沒(méi)有固定順序，可以自行選擇順序。如果通過(guò)以上工作確定了逆變器單元故障點(diǎn)在外部，可以通過(guò)檢查逆變器單元數(shù)字量信號(hào)、模擬量輸入信號(hào)是否滿足正常工作條件，來(lái)確定故障點(diǎn)。

2.2 整流單元內(nèi)/外部故障點(diǎn)確定方法

當(dāng)整流單元報(bào)故障或無(wú)法啟動(dòng)時(shí)，由于整流單元既不能進(jìn)行本地/遠(yuǎn)程操作模式的切換、也沒(méi)有制動(dòng)器等外部關(guān)聯(lián)部件，所以只能通過(guò)觀察來(lái)判斷故障點(diǎn)是在外部還是在內(nèi)部。需要做以下4 個(gè)方面的判斷。

（1）測(cè)量供電電源是否滿足要求，供電電源包括動(dòng)力電源和控制電源。

（2）檢查A—F 這段主電路是否存在短路、接地、斷路點(diǎn)。

（3）檢查整流單元數(shù)字量輸入信號(hào)是否滿足要求。

（4）觀察啟動(dòng)電阻工作順序是否正常。

3 內(nèi)部故障點(diǎn)的確定

3.1 用功能原理分析縮小故障點(diǎn)范圍

當(dāng)完成上面的“內(nèi)/外部故障點(diǎn)的確定”工作后，故障依然存在，說(shuō)明故障點(diǎn)出現(xiàn)在整流/逆變單元內(nèi)部。在以往的變頻器內(nèi)部故障維修工作中發(fā)現(xiàn)，有些故障信息與故障點(diǎn)并不是一對(duì)一、一對(duì)多的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而是最復(fù)雜的多對(duì)多的關(guān)系，因此內(nèi)部故障點(diǎn)范圍的進(jìn)一步縮小需要對(duì)變頻器內(nèi)部工作原理有著深刻理解。圖3 為整流/逆變單元內(nèi)部原理。

圖3 變頻器內(nèi)部原理

維修之前，還需要對(duì)整流/逆變單元內(nèi)部有一個(gè)基本了解，明白每個(gè)板件在系統(tǒng)中的作用（表2）。

表2 整流/逆變單元中板件的作用

將ABB 公司提供的ACS600 故障信息表中的故障信息與這些板件先做出對(duì)應(yīng)關(guān)系，以進(jìn)一步縮小故障點(diǎn)的范圍（表3）。

表3 ACS600 故障信息表中的故障信息

3.2 利用維修技巧確認(rèn)故障點(diǎn)

在縮小故障點(diǎn)范圍后，可以通過(guò)觀察內(nèi)部板件有無(wú)明顯的故障點(diǎn)來(lái)最終確認(rèn)故障點(diǎn)。但是內(nèi)部板件集成度高，觀察困難，同時(shí)有明顯故障點(diǎn)痕跡的概率不是很高，因此可以通過(guò)以下的維修技巧來(lái)判斷故障點(diǎn)。

（1）互換法。在門(mén)機(jī)整流、支持、開(kāi)閉、旋轉(zhuǎn)、變幅這5 個(gè)單元中，支持柜和開(kāi)閉柜是一樣的，還有一些部件是可以與別的單元互換，因此可以使用互換法來(lái)確定故障點(diǎn)。例如支持柜中的板件，懷疑它有問(wèn)題時(shí)就可以換到開(kāi)閉柜中，觀察故障現(xiàn)象有沒(méi)有轉(zhuǎn)移；整流單元的電流互感器一共有3 組9 只，可以將它們分別與支持、開(kāi)閉、旋轉(zhuǎn)單元的電流互感器互換，最終確認(rèn)有問(wèn)題的電流互感器，可以提高維修效率和節(jié)約維修成本。

（2）測(cè)量法。測(cè)量法經(jīng)常使用于確定IGBT 的好壞：使用萬(wàn)用表的通斷檔，表筆兩端分別接交流側(cè)的一相和直流側(cè)的一相，正常情況下測(cè)量應(yīng)該有一定的阻值，如果IGBT 模塊內(nèi)部有擊穿、短路等故障，則電阻為零，通過(guò)測(cè)量就可以確定IGBT 的好壞（圖4）。

（3）短接法。在變頻器系統(tǒng)中有一些可選部件，這些部件可以通過(guò)改變連線方式短接將其甩掉，將這些可選部件甩掉后各單元能正常啟動(dòng)運(yùn)行，只是這些部件聯(lián)系的功能暫時(shí)消除。因此可以利用此辦法來(lái)判斷故障點(diǎn)。例如，在門(mén)機(jī)報(bào)ENCODER ERR時(shí)，無(wú)法判斷是NAMC板還是NTAC 板有問(wèn)題，可以采用短接法將NTAC 板暫時(shí)甩掉，啟動(dòng)變頻器后故障消除，則確定NTAC 板有問(wèn)題，否則是NAMC 板有問(wèn)題（圖5）。

圖4 IGBT 模塊連接圖

圖5 可選部件的連線方式

4 小結(jié)

ACS600 變頻器三步驟故障點(diǎn)確定法是多年來(lái)對(duì)變頻器維修經(jīng)驗(yàn)的一個(gè)總結(jié)，它通過(guò)一個(gè)故障報(bào)警信息，然后一步步、由外到內(nèi)地縮小故障點(diǎn)的范圍，最終能迅速有效地找到故障點(diǎn)，排除故障，恢復(fù)門(mén)機(jī)的正常使用。這個(gè)方法同樣也適用于其他型號(hào)的變頻器，但是并不是一個(gè)百試百靈的方法。在將來(lái)的工作中，還需要多總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極引進(jìn)一些檢測(cè)手段，在有條件的情況下模擬一些故障現(xiàn)象的發(fā)生，為維修工作積累更豐富的素材，最終達(dá)到快速排除故障的目標(biāo)，更好地服務(wù)于門(mén)機(jī)裝卸生產(chǎn)作業(yè)。