游開(kāi)強(qiáng)

（紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司 福建省龍巖市 364200）

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)人民的總體生活水平也得到了相應(yīng)的提高，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器技術(shù)也得到了創(chuàng)新，現(xiàn)在變頻器的價(jià)格更加親民，使用壽命得到了延長(zhǎng)，混頻器的功能也得到了提高，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中變頻的應(yīng)用也十分廣泛。高壓變頻器的廣泛應(yīng)用，也減少了主供變壓器的裝機(jī)容量，有效降低企業(yè)用電成本。紫金山銅礦三選廠球磨機(jī)二臺(tái)8500kW 高壓電機(jī)，采用高壓變頻器控制運(yùn)行效果顯著。變頻器的大量推廣使用，解決了生產(chǎn)中產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率等都得到了提高。但是，變頻器作為近年來(lái)新生的電子產(chǎn)品，變頻器還存在著很多的問(wèn)題，經(jīng)分析大部分問(wèn)題都是由于變頻器的設(shè)計(jì)考慮不夠周全，或者是使用當(dāng)中沒(méi)有注意到注意事項(xiàng)以及使用不得當(dāng)導(dǎo)致的，變頻器在使用的過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，這會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的會(huì)使配電系統(tǒng)解列。

1 變頻器控制原理以及特點(diǎn)

1.1 控制原理

泵、風(fēng)機(jī)等一些設(shè)備采用變頻器來(lái)對(duì)此進(jìn)行控制，其根本主要為利用變頻器來(lái)改變各設(shè)備之間的電源頻率，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)設(shè)備性能的改變。在進(jìn)行不同的工作時(shí)，泵、風(fēng)機(jī)等一些設(shè)備由于轉(zhuǎn)速的不同，可以有效的實(shí)現(xiàn)變頻的調(diào)動(dòng)。通過(guò)變頻的大小可以完美的控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在實(shí)際的操作當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)合理使用，如把頻率極低或者極高的狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致機(jī)體飽和、電流量大，從而導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)故障。

1.2 特點(diǎn)

設(shè)備結(jié)構(gòu)、體積小都是變頻器的特點(diǎn)，小型的空調(diào)室是最適合變頻器設(shè)備的，整體的壓力比較穩(wěn)定，安全可以保證而且還有數(shù)字顯示，變頻器對(duì)壓力以及溫度的控制精度達(dá)到了極高，自動(dòng)報(bào)警功能和強(qiáng)大的自我保護(hù)系統(tǒng)，還可以對(duì)變頻器進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，設(shè)計(jì)的范圍也越來(lái)越廣（如圖1所示）。傳統(tǒng)的熱網(wǎng)絡(luò)失調(diào)的問(wèn)題也由變頻器的熱網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)系統(tǒng)完美的解決。不僅可以根據(jù)室外溫度自動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)冷卻水溫度還有效的起到了節(jié)能降耗。熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)跟現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)幾乎同步。通過(guò)全新的智能模擬系統(tǒng)，可以計(jì)算式熱網(wǎng)的控制以及運(yùn)行的分析，從而對(duì)熱網(wǎng)中的運(yùn)行進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。還可以采取故障模擬來(lái)對(duì)自身內(nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，使其設(shè)備的損壞率達(dá)到最小，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)故障的出現(xiàn)，從而來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備一直保持最安全的運(yùn)行。

圖1：變頻器電氣傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成

2 變頻器在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值

2.1 有助于增加電氣設(shè)備產(chǎn)品的存儲(chǔ)容量

變頻器種的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織較為獨(dú)立，因此大致在儲(chǔ)存器的內(nèi)容都是系統(tǒng)自帶的一些軟件。而用戶內(nèi)部的儲(chǔ)存器中所包含的內(nèi)容卻是應(yīng)用程序，這種玲瓏小巧的結(jié)構(gòu)在可以有效地提高儲(chǔ)存的情況下，還可以把所使用的數(shù)據(jù)包保存，在以后的工作檢修所提供查詢，為以后的維修作出相應(yīng)的分析。

2.2 有助于提高電氣設(shè)備產(chǎn)品的智能化水平

變頻器在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中最大的作用就是幫助自動(dòng)化電氣設(shè)備，使其反應(yīng)速度更快，提升整體工作效率，把電氣設(shè)備的發(fā)展推向智能化。在當(dāng)下的科技時(shí)代，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)被軟件進(jìn)行操控和控制，全部的工作流程以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)開(kāi)展進(jìn)行。與此同時(shí)CPU 會(huì)根據(jù)系統(tǒng)中含有的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行詳細(xì)分析和劃分，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行效率全方面的檢測(cè)，并得出實(shí)時(shí)的評(píng)估要求。

3 變頻器在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 在順序控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前大多數(shù)企業(yè)會(huì)利用變頻器在電氣化設(shè)備當(dāng)中，使用變頻器對(duì)整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這不僅省去了人力，還在一方面保護(hù)了工作人員的生命安全。在電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)傳感，確保電氣工程自動(dòng)化的控制水平。對(duì)電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)主站級(jí)進(jìn)行就地控制。

3.2 在開(kāi)關(guān)控制中的應(yīng)用

變頻器受到廣泛應(yīng)用，變頻器智能應(yīng)用到邏輯控制當(dāng)中，隨著時(shí)代的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的引領(lǐng)，變頻器的發(fā)展也迎來(lái)了春天并受到了廣泛的應(yīng)用。

3.3 在閉環(huán)控制中的應(yīng)用

變頻器在閉環(huán)控制當(dāng)中的主要任務(wù)就是對(duì)其調(diào)節(jié)器進(jìn)行速度測(cè)量并合理的控制，即通過(guò)速度測(cè)量、電子調(diào)節(jié)和電液執(zhí)行來(lái)針對(duì)于此進(jìn)行有效控制。最具體的控制方法為通過(guò)分析泵的主要運(yùn)行時(shí)間，并選擇合適的備用泵以及主要作用泵。在對(duì)此進(jìn)行實(shí)際操作中，應(yīng)把檔位調(diào)制手動(dòng)，將會(huì)使運(yùn)行效率的提升，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可持續(xù)性。自動(dòng)化控制系統(tǒng)中變頻器的相互融合發(fā)展，可以完美的補(bǔ)足傳統(tǒng)控制技術(shù)的不足，大力提高效率性。

4 變頻器在自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

4.1 散熱

變頻中最應(yīng)注意的問(wèn)題就是散熱問(wèn)題，變頻器的運(yùn)行對(duì)散熱也有著較高要求，溫度的把控直接決定著變頻器的使用壽命，為了保持變頻器一直處于最佳的運(yùn)行當(dāng)中，應(yīng)優(yōu)先解決變頻器的散熱問(wèn)題。變頻器內(nèi)部裝有冷卻風(fēng)扇而且必須是垂直安裝，這樣會(huì)使空氣從下到上進(jìn)行流通，多臺(tái)變頻器安裝到同一控制箱內(nèi)也是可以優(yōu)化散熱問(wèn)題。

4.2 變頻器和斷路器配合控制

變頻器的連接方式主要是接觸器的連接方式不同，接觸器連接在輸入端或輸出端。接觸器的整體是由變頻器的故障接觸點(diǎn)來(lái)操控，變頻器如果發(fā)生故障后，接觸器就會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)連接以用來(lái)保護(hù)變頻器防止損壞。連接形式適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，提升所處設(shè)備的傳送帶、電機(jī)等等可以在電磁自動(dòng)吸合下進(jìn)行長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)或者讓電機(jī)一直處于發(fā)電的狀態(tài)。這兩種狀態(tài)的工作中，工作產(chǎn)生的大量能量會(huì)第一時(shí)間傳輸?shù)阶冾l器的直流母線，使得電流母線的電壓直線上升。此時(shí)傳感器會(huì)進(jìn)行工作，把多余的能量反饋裝置將其轉(zhuǎn)化為交流電，在反饋回電網(wǎng)。例如，紫金山金礦三選廠5#皮帶機(jī)，輸送礦石下行采用110kW 變頻器控制運(yùn)行產(chǎn)生電能，并輸入電網(wǎng)，電量通過(guò)本廠區(qū)域電網(wǎng)消納方式節(jié)省了用電成本，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)節(jié)能。如果交流器母線電壓在很短的時(shí)間內(nèi)迅速增加，可能會(huì)穿透交流器里面的電容，從而造成毀滅性的事故。這說(shuō)明，如果電動(dòng)機(jī)在發(fā)電的工作狀態(tài)中，應(yīng)及時(shí)利用進(jìn)線接觸器的方式，當(dāng)母線中的電壓增長(zhǎng)到一定范圍內(nèi)，故障解除器會(huì)進(jìn)行自我斷開(kāi)，保護(hù)交流器（圖2）。

圖2：變頻器的兩種接線形式

4.3 變頻器的諧波干擾

變頻器采用脈寬調(diào)制控制方式，使逆變器在供電側(cè)產(chǎn)生諧波電流，使電壓電流波形失真，造成電能質(zhì)量問(wèn)題，影響其他電子設(shè)備的正常運(yùn)行。通常在變頻器的輸入端安裝濾波電抗器，以減少諧波分量。另外，為了提高控制系統(tǒng)的靈敏度和抑制噪聲，采用了在特殊接地點(diǎn)合理接地的方法。地端子E 接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于2m2，長(zhǎng)度應(yīng)控制在20m 以內(nèi)。

4.4 變頻器至電機(jī)超長(zhǎng)距離的補(bǔ)償措施

變頻器里的一般輸出電壓都為矩形脈沖du/dt，那么接地電容就為c，電抗值就為z，正因?yàn)閮蓚€(gè)電容間互相交換這才導(dǎo)致變換器在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓。U=zxdu/dt（變頻器電壓公式）。由于電機(jī)里面的電纜長(zhǎng)度越長(zhǎng)，那么分布電容也會(huì)越來(lái)越大，過(guò)電壓也會(huì)隨之變大。假設(shè)，把電機(jī)電纜作為屏蔽電纜的唯一辦法，那么電纜里面的電容會(huì)遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)的電纜，那么電壓也會(huì)因此變大。

4.5 變頻器常見(jiàn)的故障

變頻器在使用途中經(jīng)常會(huì)遇到問(wèn)題，可能是由于環(huán)境、電壓、設(shè)備老化、除塵不及時(shí)造成的。當(dāng)變頻器工作負(fù)荷過(guò)大時(shí)，變頻器的運(yùn)行無(wú)法承載負(fù)荷，會(huì)出現(xiàn)逆變電故障、過(guò)流故障等問(wèn)題。這些問(wèn)題的存在影響到了變頻機(jī)的工作效率，還會(huì)使變頻器的使用壽命減少，因此，相關(guān)技術(shù)員工為了不讓這些問(wèn)題頻繁的出現(xiàn)應(yīng)必須采取有效的措施來(lái)使這些問(wèn)題得到有效的解決。

5 變頻器常見(jiàn)故障分析

5.1 短路故障

導(dǎo)致變頻器引流的原因很多，最主要的是電路短路引起的，短路這個(gè)問(wèn)題是需要重視起來(lái)，一旦電流短路可能會(huì)引發(fā)大事故。事態(tài)嚴(yán)重的情況下還可能會(huì)導(dǎo)致公司員工受到生命危害，對(duì)公司也會(huì)造成比較大的損失。為了公司員工的安全以及公司的經(jīng)濟(jì)方面考慮，應(yīng)當(dāng)解決變頻器短路的問(wèn)題，解決短路帶來(lái)的安全隱患。為了使短路的問(wèn)題得到有效的解決，企業(yè)應(yīng)該把每次造成短路的原因以及短路前后的硬件問(wèn)題詳細(xì)的進(jìn)行分析，根據(jù)問(wèn)題的所在去進(jìn)行研究，經(jīng)過(guò)時(shí)間的沉淀并研制出過(guò)流保護(hù)裝置。如果出現(xiàn)短路后，當(dāng)電壓復(fù)位后再次啟動(dòng)變頻器的時(shí)候，技術(shù)人員可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)流保護(hù)裝置從而影響到對(duì)變頻器電流的精準(zhǔn)判斷。短路后，如果操作工作人員及時(shí)的把負(fù)載變頻器分?jǐn)嚅_(kāi)，如果還是一直處于短路狀態(tài)中，這就可以斷定為是變頻器里面的內(nèi)部零件出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致的短路，這時(shí)候就需要把變頻器整體全部的電流全部斷開(kāi)后，進(jìn)行深度檢測(cè)，主要檢查變頻器里的每個(gè)電流交接單元是否正常，整體檢查完以后在嘗試進(jìn)行恢復(fù)電流，如果還未出現(xiàn)過(guò)流的現(xiàn)象，那么就表明是變頻器里面的零件損壞導(dǎo)致整個(gè)機(jī)器無(wú)法正常工作，這個(gè)時(shí)候就需要聯(lián)系變頻器廠的專業(yè)工作人員，讓此人員進(jìn)行專業(yè)的檢測(cè)并第一時(shí)間找出問(wèn)題所在，并及時(shí)解決問(wèn)題。

5.2 功率單元IGBT

如今的功率單元模塊朝著智能化方向發(fā)展。功率單元IGBT 模塊作為變頻器設(shè)備中正負(fù)極連接的最關(guān)鍵的接口。變頻器無(wú)論在什么樣的狀態(tài)下進(jìn)行工作都應(yīng)保護(hù)好功率單元模塊，來(lái)防止此模塊承受不該承受的電流，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，避免操作電源模塊超出給定的安全操作區(qū)域。超出安全工作區(qū)會(huì)損壞電源模塊，縮短其使用壽命。當(dāng)情況嚴(yán)重時(shí)，會(huì)立即導(dǎo)致電源模塊損壞。因此，在對(duì)臨界電流狀態(tài)和故障作出適當(dāng)反應(yīng)之前，檢測(cè)它們是非常重要的。

5.3 重負(fù)荷過(guò)電流故障

如果變頻器超負(fù)荷工作，負(fù)載量太大的話會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)工作效率大大下降，當(dāng)觸動(dòng)過(guò)載保護(hù)器的時(shí)候就會(huì)由于電流過(guò)大跳閘或者短路。

5.4 變頻器的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)

變頻器的檢驗(yàn)內(nèi)容非常重要，對(duì)于溫度要求較高，要保持25攝氏度左右，溫度是檢驗(yàn)的最佳狀態(tài)。變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，顯示面板數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生變化，因此檢查變頻器顯示面板數(shù)據(jù)的完整性，可以準(zhǔn)確判斷故障。變頻器在正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，如果冷卻風(fēng)道堵塞，就會(huì)出現(xiàn)故障，所以要檢查風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著電力行業(yè)的飛速發(fā)展，變頻器也被社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域所接受，各種建設(shè)廠與電廠等都需要變頻器來(lái)進(jìn)行工作，因此變頻器的日常維護(hù)以及故障維修的問(wèn)題也隨之出現(xiàn)，生產(chǎn)工作人員也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)變頻器的各項(xiàng)維護(hù)。變頻器作為日常使用的機(jī)器，有效的維護(hù)工作也給變頻器工作帶來(lái)了保障，變頻器的工作狀態(tài)也受到了格外重視。不僅于此，變頻器的生產(chǎn)人員以及維修人員要熟練掌握變頻器的專業(yè)知識(shí)以及維修技術(shù)，還要持續(xù)加強(qiáng)維護(hù)。保養(yǎng)變頻器，確保變頻器永遠(yuǎn)保持高效率的進(jìn)行工作。變頻器的使用頻率也越來(lái)越高，但在實(shí)際使用中不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障。要做好日常保養(yǎng)維修工作，做好定期檢查工作，確?；祛l器的使用壽命，在日常保養(yǎng)工作中還應(yīng)注重提高維修人員的專業(yè)素質(zhì)。