變頻器調(diào)試與保養(yǎng)

1、變頻器調(diào)試與保養(yǎng)1. 引言進(jìn)入 21 世紀(jì)來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)的不斷成熟和提高，變頻器由于調(diào)速范圍寬、精 度高、穩(wěn)定性高、電機(jī)調(diào)速特性硬、節(jié)能效果顯著等特點(diǎn)，已取代了傳統(tǒng)的直流調(diào)速及液力耦 合、液阻和電磁等調(diào)速成設(shè)備，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。其中變頻器的安裝、調(diào)試、 維護(hù)以及故障處理問(wèn)題，困擾了許多變頻器代理商、電氣工程師、直接用戶(hù)。為了便于讀者理 解和具有可操作性，結(jié)合本人的工作實(shí)踐，以某品牌變頻器為例，對(duì)變頻器及其電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的 安裝與調(diào)試、故障分析與處理、保養(yǎng)與維護(hù)等積累的經(jīng)驗(yàn)與同行分享。2. 變頻器的調(diào)試及注意事項(xiàng)2.1 調(diào)試前的注意事項(xiàng)（ 1） 掌握和熟悉面板操作鍵變頻器都有

2、操作面板，品牌不同，功能大同小異。舉例變頻器操作面板由四位 led 數(shù)碼管 監(jiān)視器、發(fā)光二板管指示燈、操作按鍵組成。操作按鍵有：運(yùn)行鍵（ run ）、停止 / 復(fù)位鍵（ stop/reset ）、編程鍵（ prg ）、退出鍵（esc）、多功能鍵（m）、移位鍵（）、正反轉(zhuǎn)鍵（fwd/rev ）等七個(gè)鍵，以及一個(gè)電位器旋鈕組成。在開(kāi)始調(diào)試前，現(xiàn)場(chǎng)人員首先要結(jié)合操作手冊(cè)，掌握和熟悉變頻器操作面板各功 能鍵的作用。（ 2） 通電前檢查 變頻器調(diào)試前首先要認(rèn)真閱讀產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)，特別要看是否有新的內(nèi)容增加和注意事項(xiàng)； 對(duì)照技術(shù)手冊(cè)，檢查它的輸入、輸出端是否符合技術(shù)手冊(cè)要求； 檢查接線(xiàn)是否正確和緊固，絕對(duì)不

3、能接錯(cuò)與互相接反； 屏蔽線(xiàn)的屏蔽部分是否按照技術(shù)手冊(cè)規(guī)定的那樣正確連接。（ 3） 通電檢查與調(diào)試變頻器在斷電檢查無(wú)誤的基礎(chǔ)上，確立變頻器通電檢查和調(diào)試的內(nèi)容、步驟。應(yīng)采取的基本步驟有：帶電源空載測(cè)試；帶電機(jī)空載運(yùn)行；帶負(fù)載試運(yùn)行；與上位機(jī)聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)等。2.2 接電源空載試運(yùn)行接入三相交流電源后，先按點(diǎn)動(dòng)鍵（m）試運(yùn)行，再按運(yùn)行鍵（run ）運(yùn)行變頻器到50hz，用萬(wàn)用表測(cè)量變頻器的三相輸出（ u/t1、v/t2、w/t3 ），相電壓應(yīng)平衡（370v 420v）;測(cè)量直流母線(xiàn)電壓應(yīng)在（500v600v ）。然后按停止鍵（stop/reset ），待頻率降到0hz 時(shí)，再接上電機(jī)線(xiàn)。2.3 帶負(fù)載試

4、運(yùn)行（ 1） 設(shè)置電機(jī)的極數(shù)、額定功率、額定轉(zhuǎn)速、額定電流，要綜合考慮變頻器的工作電 流;（ 2） 選擇參數(shù)自整定功能的執(zhí)行方式 靜止參數(shù)自整定，在電機(jī)不能脫開(kāi)負(fù)載的情況下進(jìn)行參數(shù)自整定; 旋轉(zhuǎn)參數(shù)自整定，在電機(jī)可脫開(kāi)負(fù)載的情況下進(jìn)行參數(shù)自整定; 注：?jiǎn)?dòng)參數(shù)自整定時(shí)，請(qǐng)確保電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，自整定過(guò)程中若出現(xiàn)過(guò)流過(guò)壓故障， 可適當(dāng)延長(zhǎng)加減速時(shí)間。（ 3） 設(shè)定變頻器的上限輸出頻率、下限輸出頻率、基頻、設(shè)置轉(zhuǎn)矩特性;（ 4） 將變頻器設(shè)置為自帶的鍵盤(pán)操作模式，按手動(dòng)鍵、運(yùn)行鍵、停止鍵，觀(guān)察電機(jī)是否 反轉(zhuǎn)，是否能正常地啟動(dòng)、停止；（ 5） 熟悉變頻器發(fā)生故障時(shí)的保護(hù)代碼，觀(guān)察熱保護(hù)繼電器的出廠(chǎng)值

5、，觀(guān)察過(guò)載保護(hù)的 設(shè)定值，需要時(shí)可以進(jìn)行修改。2.4 系統(tǒng)調(diào)試（1）手動(dòng)操作變頻器面板的運(yùn)行、停止鍵，觀(guān)察電機(jī)運(yùn)行、停止過(guò)程以及變頻器的顯示 窗口，看是否有異?，F(xiàn)象。如果有現(xiàn)象，相應(yīng)的改變預(yù)定參數(shù)后再運(yùn)行；（2）如果啟動(dòng)、停止電機(jī)過(guò)程中變頻器出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，應(yīng)重新設(shè)定加速、減速時(shí) 間。電機(jī)在加、減速時(shí)的加速度取決于加速轉(zhuǎn)矩，而變頻器在啟、制動(dòng)過(guò)程中的頻率變化率是 用戶(hù)設(shè)定的。若電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或電機(jī)負(fù)載變化，按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時(shí)，有可 能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電機(jī)失速，即電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào)，從而造成過(guò) 電流或過(guò)電壓。因此，需要根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時(shí)

6、間，使變頻器的頻率 變化率能與電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。檢查此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法是先按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，若在啟動(dòng)過(guò)程中出 現(xiàn)過(guò)流，則可適當(dāng)延長(zhǎng)加速時(shí)間；若在制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流，則適當(dāng)延長(zhǎng)減速時(shí)間。另一方 面，加、減速時(shí)間不宜設(shè)定太長(zhǎng)，時(shí)間太長(zhǎng)將影響生產(chǎn)效率，特別是頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的場(chǎng)合。（3）如果變頻器在限定的時(shí)間內(nèi)仍然保護(hù)，應(yīng)改變啟動(dòng)/ 停止的運(yùn)行曲線(xiàn)，從直線(xiàn)改為 s形、U形線(xiàn)或反s形、反U形線(xiàn)。電機(jī)負(fù)載慣性較大時(shí)，應(yīng)該采用更長(zhǎng)的啟動(dòng)停止時(shí)間，并且 根據(jù)其負(fù)載特性設(shè)置運(yùn)行曲線(xiàn)類(lèi)型。（ 4）如果變頻器仍然存在運(yùn)行故障，應(yīng)嘗試增大電流限定的保護(hù)值，但是不能取消保 護(hù)，應(yīng)留有至少 5%-1

7、0%的保護(hù)余量，此功能對(duì)速度或負(fù)載急劇變化的場(chǎng)合尤其適用。（5） 如果變頻器帶動(dòng)電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中達(dá)不到預(yù)設(shè)速度，可能有兩種情況： 系統(tǒng)發(fā)生機(jī)電共振，可以從電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音進(jìn)行判斷。采用設(shè)置頻率跳躍值的方法，可以 避開(kāi)共振點(diǎn)。一般變頻器能設(shè)定三級(jí)跳躍點(diǎn)。 v/f 控制的變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)時(shí)，在某些頻率 段，電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行，甚至在加速過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)電流保護(hù) 使得電機(jī)不能正常啟動(dòng)，在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小時(shí)更為嚴(yán)重。普通變頻器均備有頻率跨跳 功能，用戶(hù)可以根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn)，在 v/f 曲線(xiàn)上設(shè)置跨跳點(diǎn)及跨跳寬度。當(dāng)電機(jī)加 速時(shí)可以自動(dòng)跳過(guò)這些頻率段，保證系統(tǒng)能夠正

8、常運(yùn)行。電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力不夠，不同品牌的變頻器出廠(chǎng)參數(shù)設(shè)置不同，在相同的條件下，帶載 能力不同，也可能因變頻器控制方法不同，造成電機(jī)的帶載能力不同；或因系統(tǒng)的輸出效率不 同，造成帶載能力會(huì)有所差異。對(duì)于這種情況，可以增大轉(zhuǎn)矩提升值。如果達(dá)不到，可用手動(dòng) 轉(zhuǎn)矩提升功能，不要設(shè)定過(guò)大，電機(jī)這時(shí)的溫升會(huì)增加。如果仍然不行，應(yīng)改用新的控制方 法，比如采用 v/f 比值恒定的方法，啟動(dòng)達(dá)不到要求時(shí)，改用無(wú)速度傳感器矢量控制方法，它 具有更大的轉(zhuǎn)矩輸出能力。對(duì)于風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)負(fù)載，應(yīng)減少轉(zhuǎn)矩的曲線(xiàn)值。2.5 變頻器與上位機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試 在自動(dòng)化系統(tǒng)中，變頻器與上位機(jī)串行通訊的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通過(guò)與遠(yuǎn)程控制系

9、統(tǒng)的連接，可以實(shí)現(xiàn)：（1）變頻器控制參數(shù)的調(diào)整；（2）變頻器的控制及監(jiān)控；（3）變頻器的故障管理及其故障后重新起動(dòng)。 因而，許多用戶(hù)在選擇變頻器時(shí)，對(duì)變頻器的通訊功能提出了更多嚴(yán)格的要求，需要變頻器與上位機(jī)控制系統(tǒng)、 plc 控制器、文本顯示器人機(jī)界面和觸摸屏人機(jī)界面等設(shè)備實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn) 確的數(shù)據(jù)交換，以保證控制系統(tǒng)功能的完整。2.6 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試的注意事項(xiàng)（1）在手動(dòng)的基本設(shè)定完成后，如果系統(tǒng)中有上位機(jī)，將變頻器的控制線(xiàn)直接與上位機(jī) 控制線(xiàn)相連，要考慮并將變頻器的操作模式改為上位機(jī)運(yùn)行命令給定。根據(jù)上位機(jī)系統(tǒng)的需 要，調(diào)定變頻器接收頻率信號(hào)端子的量程 0-5v 或 0-10v ，以及變頻器對(duì)模擬

10、頻率信號(hào)采樣的 響應(yīng)速度。如果需要另外的監(jiān)視表頭，應(yīng)選擇模擬輸出的監(jiān)視量，并調(diào)整變頻器輸出監(jiān)視量端 子的量程。（ 2） 變頻器與上位機(jī)聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)可能會(huì)遇到的問(wèn)題 上位機(jī)給出控制信號(hào)后，變頻器不執(zhí)行或不接收指令； 上位機(jī)給出控制信號(hào)后，變頻器能執(zhí)行指令但有誤差或不精確。原因：有的上位機(jī)（如 plc ）一般輸出的是 24v 的直流信號(hào)，而變頻器的主控板端子只接 收無(wú)源信號(hào)，如果直接從 plc 端子放線(xiàn)到變頻器的主控板端子，變頻器是不會(huì)有動(dòng)作的，這時(shí) 應(yīng)考慮外加 24v 直流繼電器，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)到變頻器的主控板端子，同時(shí)也能提高抗干擾 能力。同時(shí)檢查變頻器的支持協(xié)議與接口方式是否正確。以上是變頻

11、器 - 交流電動(dòng)機(jī) v/f 控制模式的基本調(diào)試過(guò)程。系統(tǒng)能否安全可靠運(yùn)行，變頻 器及帶載的整個(gè)安裝調(diào)試過(guò)程十分重要。這里要特別提醒的是，首先要認(rèn)真閱讀產(chǎn)品技術(shù)手 冊(cè)，對(duì)照手冊(cè)一一檢查變頻器的硬結(jié)構(gòu)，掌握其特點(diǎn)，然后按以上建議的步驟，分步調(diào)試。3. 變頻器的保養(yǎng)和維護(hù) 由于變頻器使用環(huán)境的變化，如溫度、濕度、煙霧等的影響，以及變頻器內(nèi)部元器件的老 化等因素，可能會(huì)導(dǎo)致變頻器發(fā)生各種故障。因此，在存貯、使用過(guò)程中必須對(duì)變頻器進(jìn)行日 常檢查；為了降低故障發(fā)生率，延長(zhǎng)變頻器使用壽命，需要對(duì)變頻器進(jìn)行定期保養(yǎng)與維護(hù)。3.1 日常維護(hù)系統(tǒng)正常開(kāi)啟時(shí)，要特別注意有無(wú)異常情況，具體如下：（ 1） 電機(jī)是否有異

12、常聲音及振動(dòng)；（ 2） 變頻器及電機(jī)發(fā)熱無(wú)異常，無(wú)燒焦氣味；（ 3） 工作環(huán)境溫度是否良好；（ 4） 負(fù)載電流表是否與往常值一樣；（ 5） 變頻器的輸入電流、輸入電壓在正常工作允許范圍內(nèi)。（ 6） 變頻器的輸出電流、輸出電壓在額定值范圍內(nèi)，（允許電流短時(shí)過(guò)載）。（ 7） 變頻器的冷卻風(fēng)扇是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)污垢、棉絮堵塞風(fēng)道。3.2 定期維護(hù) 變頻器要定期檢查和保養(yǎng)。變頻器檢查時(shí)，一定要切斷電源，待監(jiān)視器無(wú)顯示及主電路電 源指示燈熄滅后，才能進(jìn)行檢查。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，需定期檢查的項(xiàng)目、內(nèi)容和對(duì)策如下表 1 所示。3.3 絕緣測(cè)試 變頻器出廠(chǎng)時(shí)已經(jīng)進(jìn)行過(guò)絕緣測(cè)試工，一般情況盡可能不要再進(jìn)行絕緣測(cè)試工，如必

13、須測(cè) 試，應(yīng)嚴(yán)格按以下步驟進(jìn)行，否則可能造成變頻器損壞。斷開(kāi)所有控制板電路的連接線(xiàn)，以防止試驗(yàn)電壓接入控制電路損壞控制板；先拆下變頻器 主回路的接線(xiàn)，再將主回路的端子都短接起來(lái)，具體如下圖 2 所示，用 dc500v 級(jí)兆歐表測(cè)量 它們與接地端子 e間的絕緣電阻，兆歐表指示值≥20mω為正常。3.4 變頻器的故障分析與措施變頻器常見(jiàn)故障列表如表 2，供現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員參考。4. 變頻器主回路故障簡(jiǎn)易判斷方法 變頻器主回路。在日常維護(hù)中，技術(shù)人員可憑借數(shù)字式萬(wàn)用表可簡(jiǎn)單判斷主回路的整流橋、igbt、ipm器件等是否損壞。為了人身安全，必須確保變頻器斷電，等待35min后，拆除變頻器

14、三相交流輸入端子（ r/l1 、 s/l2 、 t/l3 ）和變頻器三相交流輸出端子（ u/t1 、 v/t2 、 w/t3 ）后方可操作。以下是變頻器主回路靜態(tài)判斷，實(shí)際判斷以帶電機(jī)測(cè)試為準(zhǔn)，但可為現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易判斷提供參 考。首先把數(shù)字萬(wàn)用表打到 “ 二極管 ” 檔，然后通過(guò)數(shù)字萬(wàn)用表的紅色表筆和黑色 表筆按以下步驟檢測(cè)變頻器主回路(見(jiàn)圖4)：(1)數(shù)字萬(wàn)用表黑色表筆接觸直流母線(xiàn)的正極( P+),紅色表筆依次接觸變頻器輸出端子(u/t1、v/t2、w/t3 )，記錄萬(wàn)用表上的顯示值；然后再把紅色表筆接觸(n),黑色表筆依次接觸( u/t1 、 v/t2 、 w/t3 )，記錄萬(wàn)用表的顯示值；六次顯示值如果基本平衡，則表明變 頻器 igbt 逆變模塊無(wú)問(wèn)題,反之相應(yīng)位置的 igbt 逆變模塊損壞。檢查現(xiàn)象是：無(wú)輸出或報(bào) “ocu1” 故障。( 2)數(shù)字萬(wàn)用表黑色表筆接觸直流母線(xiàn)的正極P( +),紅色表筆依次接觸變頻器輸入端子( r/l1 、 s/l2 、 t/l3 ),記錄萬(wàn)用表上的顯示值；然后再用數(shù)字萬(wàn)用表紅色表筆接觸(n) ,黑色表筆依次接觸變頻