延長(zhǎng)石油油田氣化工科技公司 賀 璐

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，高壓變頻等大功率變頻調(diào)速設(shè)備在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，其不僅能有效提高設(shè)備運(yùn)行效率，還可降低設(shè)備運(yùn)行成本，減少能源損耗，為企業(yè)創(chuàng)造更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。一旦高壓變頻設(shè)備發(fā)生故障，將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，并對(duì)生產(chǎn)作業(yè)人員的安全構(gòu)成較大的威脅。因此要充分認(rèn)識(shí)高壓變頻設(shè)備維護(hù)檢修工作的重要性，全面分析高壓變頻器的常見故障類型及原因，加強(qiáng)對(duì)故障維修經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，增強(qiáng)故障排查能力，以更加高效準(zhǔn)確地確定故障位置、判斷故障類型，合理應(yīng)用故障排除技術(shù)，從而有效控制故障范圍，降低故障損失，減少故障發(fā)生的幾率，為安全生產(chǎn)提供更加可靠的保證。

1 高壓變頻器常見故障分析

1.1 高壓變頻設(shè)備概述

變頻調(diào)速設(shè)備的基本工作原理是通過半導(dǎo)體元件所產(chǎn)生的通斷作用對(duì)固定頻率及電壓的交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電源頻率以及電壓的調(diào)節(jié)。高壓變頻器一般包括控制柜、配置有移向變壓器的變壓器柜及功率單元柜等組成部分。由于高頻變壓設(shè)備不僅可靠性較高，且能通過預(yù)設(shè)功能參數(shù)等方式高質(zhì)量的輸出或輸入功率，因此能有效適應(yīng)多種運(yùn)行工況要求，且其節(jié)能效果十分突出，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

1.2 高壓變頻器常見故障類型

根據(jù)故障程度的不同可將高壓變頻器故障分為輕故障及重故障兩類，其中輕故障指對(duì)高壓變頻器運(yùn)行不產(chǎn)生明顯影響的故障，特征是在故障發(fā)生時(shí)并不會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)停機(jī)現(xiàn)象，或在停機(jī)時(shí)能正常啟動(dòng)報(bào)警裝置，同時(shí)在記錄中不會(huì)存儲(chǔ)相關(guān)的故障信息[1]，常見的輕故障表現(xiàn)為柜門故障燈頻閃；而重故障則對(duì)變頻器運(yùn)行產(chǎn)生明顯影響，特點(diǎn)是高壓變頻設(shè)備與高壓開關(guān)連掉，須在消除故障后才能將設(shè)備重新啟動(dòng)，同時(shí)在記錄中存儲(chǔ)有詳細(xì)的故障數(shù)據(jù)。重故障主要表現(xiàn)為柜門故障燈處于常亮狀態(tài)，且監(jiān)視器顯示屏上顯示有提示信息。

1.3 高壓變頻器常見故障處理措施

1.3.1 高壓變頻器輸出故障處理對(duì)策

高壓變頻器輸出故障是常見故障類型之一，主要包括電源故障、負(fù)載故障及其他故障等。造成該故障的主因是在切換點(diǎn)位及電機(jī)啟動(dòng)時(shí)變頻器出現(xiàn)過流限流、單元模塊驅(qū)動(dòng)以及高壓失電等問題。為防止發(fā)生電源輸出故障，應(yīng)在完成大型電機(jī)啟動(dòng)后在對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)操作，同時(shí)應(yīng)盡量避免頻繁切換電源。

高壓變頻發(fā)生負(fù)載故障的主因是出現(xiàn)電流波動(dòng)、啟動(dòng)力矩不足以及負(fù)載波動(dòng)或其他電流異?，F(xiàn)象。為防止電流波動(dòng)引發(fā)負(fù)載輸出故障，應(yīng)選擇自動(dòng)調(diào)節(jié)方式對(duì)運(yùn)行工況參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)整，以及時(shí)對(duì)參數(shù)設(shè)置加以優(yōu)化[2]。同時(shí)在啟動(dòng)高壓變頻器前應(yīng)首先采取手動(dòng)方式操縱盤車，確認(rèn)轉(zhuǎn)矩提高且啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加后再啟動(dòng)設(shè)備，以防止發(fā)生輸出故障。此外，在選擇高壓變頻設(shè)備時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇容量相對(duì)較大的變頻設(shè)備，同時(shí)應(yīng)對(duì)其變頻設(shè)備的霍爾元件及主控板等元件的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，以避免電流異常或負(fù)載波動(dòng)影響變頻設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

當(dāng)高壓變頻設(shè)備的出現(xiàn)諧振、檢測(cè)版短路、主回路接線松動(dòng)、預(yù)設(shè)參數(shù)不合理以及模擬信號(hào)穩(wěn)定性下降等問題時(shí)，也會(huì)引發(fā)輸出故障。因此在設(shè)備上電前應(yīng)對(duì)所有線路、螺釘?shù)木o固性進(jìn)行全面的檢查，重點(diǎn)檢測(cè)檢測(cè)板電壓，同時(shí)應(yīng)合理設(shè)置啟動(dòng)頻率、轉(zhuǎn)矩、以及加速時(shí)間等各項(xiàng)參數(shù)，以防止高壓變頻設(shè)備發(fā)生輸出故障。此外還應(yīng)及時(shí)拆除存在諧振現(xiàn)象的浪涌吸收裝置或矯正電容設(shè)備，并對(duì)干擾較強(qiáng)的接口板進(jìn)行更換，以避免發(fā)生諧振及模擬信號(hào)不穩(wěn)定的情況，減少此類故障的發(fā)生。

1.3.2 高壓變頻器輸入故障處理對(duì)策

高壓變頻設(shè)備常見的輸出故障主要有電壓異常及電流異常兩大類。該類型的故障對(duì)高壓變頻設(shè)備的正常運(yùn)行一般并無明顯影響，可不立即停機(jī)進(jìn)行故障排查。在對(duì)該類型故障進(jìn)行處理時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢測(cè)其輸入功率和電壓、輸出功率及電流。特別是要對(duì)高壓變頻設(shè)備的預(yù)設(shè)電流及電壓參數(shù)的合理性進(jìn)行檢測(cè)分析，并要確認(rèn)輸入電流變比以及電壓系數(shù)是否存在異常。此外還應(yīng)對(duì)輸入電纜相序逐一進(jìn)行檢驗(yàn)核對(duì)，以提高故障排查的準(zhǔn)確性。

1.3.3 高壓變頻器通訊故障處理對(duì)策

通訊故障也是高壓變頻設(shè)備的常見故障類型之一，造成高壓變頻設(shè)備發(fā)生通訊故障的原因主要包括信號(hào)干擾及線路故障等。當(dāng)高壓變頻設(shè)備發(fā)生控制器無法通訊故障時(shí)，檢修人員應(yīng)及時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行查看，以確認(rèn)監(jiān)視器和主控板相連的通信線路連接是否緊固，如存在松動(dòng)現(xiàn)象時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行緊固處理。同時(shí)應(yīng)對(duì)控制板電源電壓進(jìn)行檢測(cè)，如見壓制存在明顯異常時(shí)應(yīng)及時(shí)更換主控板。此外還應(yīng)檢查是否有干擾源存在，并采取相應(yīng)的消除處理措施。

當(dāng)高壓變頻設(shè)備發(fā)生接口板無法通訊故障時(shí)，應(yīng)首先對(duì)通訊線路進(jìn)行檢查，以確認(rèn)其是否存在松動(dòng)現(xiàn)象，如存在松動(dòng)問題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行緊固處理。然后應(yīng)檢測(cè)接口板電壓，如電壓值明顯超出允許范圍時(shí)應(yīng)對(duì)接口板以及監(jiān)視器進(jìn)行更換處理。還應(yīng)全面檢查通訊設(shè)備及線路周圍是否存在干擾源，如在檢查中發(fā)現(xiàn)有干擾源時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況采取拆除或其他消除干擾措施。

1.3.4 高壓變頻器單元故障處理對(duì)策

在高壓變頻設(shè)備常見故障中單元故障也是主要類型之一，包括驅(qū)動(dòng)故障、單元過熱或過壓、光纖故障以及熔斷器故障等形式。當(dāng)高壓變頻設(shè)備發(fā)生單元驅(qū)動(dòng)故障時(shí)，應(yīng)首先對(duì)高壓變頻設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下的電流值進(jìn)行檢測(cè)，如發(fā)生電流值存在明顯波動(dòng)且發(fā)生驅(qū)動(dòng)故障警報(bào)時(shí)，應(yīng)采取更換單元的故障處理措施。如在高壓變頻設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)一個(gè)或一個(gè)以上單元發(fā)出不定位或不定時(shí)的驅(qū)動(dòng)故障警報(bào)時(shí)，通常是由于運(yùn)行工況較差，在單元功率電路板上有大量粉塵等雜物堆積而造成的，因此在排除故障時(shí)應(yīng)對(duì)電路板表面進(jìn)行徹底的清理。

當(dāng)高壓變頻設(shè)備發(fā)生單元過熱故障時(shí)，應(yīng)對(duì)相關(guān)的風(fēng)道、風(fēng)機(jī)、空調(diào)濾網(wǎng)及單元柜等通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行檢查，以準(zhǔn)確確定故障點(diǎn)位置并采取相應(yīng)的處理措施。當(dāng)高壓變頻設(shè)備發(fā)生單元過壓故障時(shí)，應(yīng)對(duì)控制板電壓、單元內(nèi)部以及主控板進(jìn)行檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)對(duì)主控板及單元進(jìn)行更換處理。

當(dāng)高壓變頻設(shè)備發(fā)生光纖故障時(shí)，原因也可能是由于工況環(huán)境較差，因此應(yīng)對(duì)單元柜進(jìn)行徹底清理，避免有積灰存在。同時(shí)應(yīng)對(duì)設(shè)置與控制器光纖板以及功率單元上的光纖頭進(jìn)行檢查，確認(rèn)其是否存在異常，如發(fā)現(xiàn)未插好或插對(duì)時(shí)應(yīng)及時(shí)加以調(diào)整。還可根據(jù)功率單元的調(diào)換方式進(jìn)行故障判斷，當(dāng)其存在異常時(shí)大多故障點(diǎn)通常位于光纖板上，從而提高故障排查的效率和準(zhǔn)確性；當(dāng)高壓變頻設(shè)備發(fā)生熔斷器故障時(shí)，檢修人員應(yīng)對(duì)三相進(jìn)線線路以及熔斷器進(jìn)行全面的檢查，如發(fā)現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)采取更換單元等處理措施。

2 高壓變頻器常見故障分析及處理實(shí)踐分析

某企業(yè)高壓變頻器故障情況。自2019年6月2日至2021年2月7日甲醛裝置開始調(diào)試以來，（一線加壓風(fēng)機(jī)2110，循環(huán)風(fēng)機(jī)2108-1/2；二線加壓風(fēng)機(jī)2210，循環(huán)風(fēng)機(jī)2208-1/2）一共觸發(fā)102次急停（包括運(yùn)行時(shí)正常停機(jī)）。設(shè)備運(yùn)行其中共發(fā)生故障兩次，其中第一次故障發(fā)生于2020年9年12時(shí)17點(diǎn)24分，2210加壓風(fēng)機(jī)C3上行通訊故障；第二次故障發(fā)生于2020年11年14時(shí)10點(diǎn)54分，2208-1循環(huán)風(fēng)機(jī)變頻器U4功率模塊上行通訊故障。

故障原因分析。故障發(fā)生時(shí)，SIS 聯(lián)鎖急停將斷開高壓變頻柜的上級(jí)高壓電源。在故障發(fā)生后，通過與發(fā)生故障設(shè)備的臥龍以及英威騰廠家聯(lián)系獲得其技術(shù)人員的建議，不應(yīng)將變頻器上級(jí)高壓電源直接斷開，否則電動(dòng)機(jī)的感生電動(dòng)勢(shì)會(huì)對(duì)功率模塊進(jìn)行反向送電。在多次發(fā)生反向送電現(xiàn)象后，就有可能造成模塊燒損故障。在故障排查中對(duì)我廠其他區(qū)域的高壓變頻器進(jìn)行了橫向?qū)Ρ龋窗l(fā)現(xiàn)有此類現(xiàn)象發(fā)生。

故障處理對(duì)策。綜合各方意見建議后，初步判斷由于頻繁啟動(dòng)SIS 急停、高壓變頻器上級(jí)電源被直接切斷是造成故障損壞的原因。為防止再次對(duì)高壓變頻功率模塊造成損壞，企業(yè)應(yīng)盡快要求編制相關(guān)啟停操作規(guī)程，在啟停機(jī)操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)操作規(guī)程，以確保其實(shí)現(xiàn)軟著陸，嚴(yán)禁頻繁觸發(fā)急停，減少對(duì)高壓變頻器的損傷，從而達(dá)到降低故障發(fā)生幾率目的。

綜上，通過應(yīng)用高壓變頻設(shè)備能有效提高相關(guān)機(jī)組運(yùn)行的效率和安全性，降低能耗，提高設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。因此要做好高壓變頻設(shè)備的日常維護(hù)檢修工作，不斷總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，充分了解高壓變頻器的各種常見故障，同時(shí)應(yīng)積極組織維修人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，提高其技術(shù)水平和故障排查能力，為高壓變頻設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供更加可靠的保證。同時(shí)，在設(shè)備的使用操作過程也應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，從而防止故障的發(fā)生，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。