交-交變頻器傳動系統(tǒng)的維修與維修

交-交變頻器傳動系統(tǒng)的維修與維修

1傳動電機(jī)及轉(zhuǎn)子激磁回路西門子系列有很多，其中simort-d系列的交換器主要用于小型和低速場景。寶鋼1420冷軋廠酸軋聯(lián)合機(jī)組的五機(jī)架及卷取機(jī)的主傳動采用交-交變頻傳動系統(tǒng)。主傳動電機(jī)采用2000kW隱極同步電動機(jī),由三相交-交變頻器供電,全數(shù)字多處理器控制系統(tǒng)SIMADYN-D控制,是典型的交-交變頻矢量控制傳動系統(tǒng)。圖1為傳動系統(tǒng)框圖。傳動的定子回路由高壓斷路器MCB、整流變壓器T、三相交-交變頻器Cyc、無負(fù)荷開關(guān)NLC、交流同步電機(jī)SM等組成。轉(zhuǎn)子(激磁)回路由斷路器ECB、進(jìn)線電抗器L、激磁整流器Con等組成?？刂葡到y(tǒng)由全數(shù)字多處理器SIMADYND控制,它由5個(gè)處理器、電源、框架及外圍接口等組成,并有速度控制、矢量控制、相電流控制、激磁電流控制、開關(guān)接通/斷開連鎖、工藝控制等功能。2診斷功能為了調(diào)試、維護(hù)方便,傳動系統(tǒng)配置有較強(qiáng)的診斷功能,如操作面板、在線監(jiān)控、信號跟蹤等。實(shí)踐證明使用方便,且對故障檢查判斷有較大幫助。2.1調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)行用于故障診斷和調(diào)試,共有9個(gè)畫面,主要有以下功能:①顯示傳動系統(tǒng)各種控制框圖;②顯示主要參數(shù)和控制值;③顯示電機(jī)繞組、軸承、通風(fēng)等重要溫度(用于日常點(diǎn)檢);④顯示故障信息(用于故障診斷);⑤開關(guān)就地操作畫面(用于故障處理和日常檢修操作);⑥調(diào)試畫面(用于傳動就地開環(huán)和閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn))。2.2在線監(jiān)視使用通用PC機(jī)或?qū)Ｓ镁幊唐鱌G,用語句或圖形形式的軟件在線顯示、修改參數(shù)和部分程序。2.3人工中斷和故障信號觸發(fā)為了突發(fā)故障(如突然過流跳電等)后能進(jìn)行事后分析,必須保存跳電前后一些重要的數(shù)據(jù),因此系統(tǒng)中設(shè)置了數(shù)據(jù)跟蹤診斷功能。即在每個(gè)采樣周期內(nèi)把一些“模擬量”保存到循環(huán)緩沖器內(nèi),可以由人工中斷或故障信號觸發(fā)中斷。該功能可以跟蹤以下14個(gè)“模擬量”:給定速度/實(shí)際速度;定子電流激磁分量給定值/實(shí)際值;定子電流轉(zhuǎn)矩分量給定值/實(shí)際值;轉(zhuǎn)子激磁電流實(shí)際值;磁通實(shí)際值;定子A相/B相/C相電壓實(shí)際值;定子A相/B相/C相電流實(shí)際值。這些記錄值可以通過輸出接口板與外面的示波器、記錄儀、EDAS(數(shù)據(jù)記錄分析儀)等相連。2.4常見故障信號每套傳動系統(tǒng)中配置有故障信息系統(tǒng),事先設(shè)置500條常見故障的信息,通過故障觸發(fā)信號,把相應(yīng)的故障信息發(fā)送到操作面板或人機(jī)接口畫面上,便于故障檢查、診斷。3常見的障礙分析3.1開關(guān)連通連鎖條件交-交變頻傳動系統(tǒng)里有變頻器輸入端的高壓斷路器MCB、勵磁回路電源斷路器ECB、電機(jī)通風(fēng)/軸承潤滑/晶閘管冷卻等輔助電源開關(guān)AUX、以及電機(jī)回路的無負(fù)荷斷路器NLC等。正常情況下相應(yīng)的開關(guān)接通連鎖條件SUC1、SUC2、SUC3必須全部為零。如果條件不滿足,可以根據(jù)它們檢查具體的開關(guān)接通/斷開聯(lián)鎖信號及跳閘信號?；蛘吒鶕?jù)出現(xiàn)的故障信息查找故障原因。開關(guān)接通方式有3種:就地操作面板OP45、人機(jī)接口畫面MMI及機(jī)旁操作箱,正常情況下必須選在MMI上操作。操作開關(guān)時(shí),傳動系統(tǒng)的所有控制電壓必須正常,與MMI等的通訊必須正常。操作開關(guān)的順序必須正確,即先接通晶閘管冷卻風(fēng)扇、電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)、電機(jī)軸承潤滑泵等輔助電源開關(guān),再接通勵磁回路開關(guān)、高壓斷路開關(guān),最后才能接通無負(fù)荷斷路器。3.2跳電連鎖條件如果發(fā)生某種故障,斷路開關(guān)在接通后或系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會發(fā)生跳電或停機(jī)。根據(jù)故障的緊急輕重,分為7個(gè)等級:TC1,TC2,TC5,TC6,TC61,TC62,TC7,其中TC1為高壓開關(guān)跳電,TC2為勵磁開關(guān)跳電,TC5為調(diào)節(jié)器封鎖,TC6為緊急停車,TC61為快停,TC62為正常停車,TC7為事后停車。如果不及時(shí)處理故障,故障級別會自動升級,例如發(fā)生TC7級別的故障后,過20s后不消除或無應(yīng)答就變?yōu)門C62,再過15s后就變?yōu)門C61,再過10s后就變?yōu)門C6,再過5s后就變?yōu)門C5,再過100ms后就變?yōu)門C2。正常情況下跳電連鎖條件TC1～TC7都應(yīng)為零。一般的連鎖信號故障,可以通過順著TC1～TC7狀態(tài)信號或故障信息檢查到故障源。3.3軸承過載在正常運(yùn)行時(shí)傳動系統(tǒng)突然發(fā)生過流跳電,有相電流過流和轉(zhuǎn)矩電流達(dá)到限幅2種情況。傳動系統(tǒng)過流的原因很多,要具體問題具體分析。3.3.1鋼堵轉(zhuǎn)引起的過流一般情況下由傳動外部因素引起。主要原因有6種:①斷帶堆鋼引起堵轉(zhuǎn);②軋輥斷裂或軸承燒壞卡死;③啟動時(shí)軋制力、張力太大引起過流;④機(jī)架間帶鋼張力波動大;⑤高速時(shí)人工干預(yù)速度值太大引起傳動系統(tǒng)過流;⑥給定速度變化太大引起過流。3.3.2電源短路故障一般情況下由傳動內(nèi)部原因引起。原因有5種:①晶閘管擊穿導(dǎo)致電源短路而引起過流;②觸發(fā)脈沖有問題引起電源短路過流;③電流控制板EPIS22壞;④電流反饋回路有問題引起過流;⑤單根工作輥、中間輥或支撐輥軸承燒壞卡死。如果是傳動系統(tǒng)本身引起的故障,一般會有故障信息提示。當(dāng)然電機(jī)定子回路繞組短路、缺相、接地等也會引起過流跳電。3.4頻器柜各配電橋臂導(dǎo)通監(jiān)控器用于監(jiān)控變頻器內(nèi)的晶閘管橋臂是否導(dǎo)通,每相變頻器柜各配1個(gè)監(jiān)控器。正常情況下監(jiān)控器上的6個(gè)發(fā)光二極管都亮著,當(dāng)它檢測到某個(gè)晶閘管橋臂不導(dǎo)通時(shí),相應(yīng)的發(fā)光二極管就熄滅,同時(shí)發(fā)出1個(gè)跳電保護(hù)信號。晶閘管橋臂不導(dǎo)通有以下幾種原因。1快速焊接查看相應(yīng)變頻器柜里的快熔是否有指示彈簧彈出,若有彈出,更換該快熔。同時(shí)檢查其它橋臂上的快熔。2晶閘管模塊檢查、更換監(jiān)控器上不亮的發(fā)光二極管所對應(yīng)的晶閘管模塊。晶閘管模塊內(nèi)觸發(fā)電路板發(fā)生故障(特別是其內(nèi)的保險(xiǎn)絲易燒壞)的可能性最大,發(fā)生過的幾起故障都是該原因引起的。3監(jiān)控器設(shè)定值重新調(diào)整監(jiān)控器動作設(shè)定值不正確,易發(fā)生誤動故障,對監(jiān)控器設(shè)定值進(jìn)行檢查或重新調(diào)整。平時(shí)開門檢修或檢查故障時(shí)易碰到監(jiān)控器上的插頭和電纜而造成松動,使監(jiān)控器上的指示燈LED不亮。4晶閘管脈沖控制板內(nèi)各模塊的設(shè)計(jì)如果變頻器里的硬件無異常情況,則應(yīng)檢查晶閘管的脈沖信號,檢查脈沖步驟如下:①拉出高壓開關(guān);②設(shè)置為開環(huán)控制方式,分別釋放各組晶閘管脈沖;③用示波器檢查每個(gè)晶閘管模塊的脈沖,正常情況應(yīng)是雙脈沖、幅值24V、寬度36°。若發(fā)現(xiàn)某個(gè)晶閘管脈沖波形異?；騺G失,應(yīng)分別檢查脈沖分配板、接口板、電流控制板EP22等上的脈沖,找出故障源;④最后恢復(fù)到正常情況下的控制方式。5ep22恒定壓板檢查EP22板插頭是否有松動,更換EP22板。3.5晶閘管檢測裝置斷態(tài)電壓檢測裝置用于監(jiān)控變頻器內(nèi)的各晶閘管是否導(dǎo)通,每相變頻器柜各配1塊晶閘管斷態(tài)電壓檢測裝置。該裝置測量晶閘管兩端的電壓,通過電壓判斷晶閘管是否導(dǎo)通和是否達(dá)到零電流。該裝置發(fā)出跳電信號,主要有以下幾種原因:1)快熔燒斷。查看相應(yīng)變頻器柜里的快熔是否有指示彈簧彈出,若有彈出,更換該快熔。同時(shí)檢查其它橋臂上的快熔。2)晶閘管模塊擊穿。更換損壞的晶閘管模塊。3)斷態(tài)電壓檢測裝置本身有問題。更換備件。4)高壓開關(guān)在備用狀態(tài)。當(dāng)高壓開關(guān)在備用狀態(tài)時(shí),發(fā)出接通命令后,由于該裝置檢測不到晶閘管上有電壓,也會發(fā)出故障信號。3.6檢查脈沖正常傳動系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后,發(fā)生相電流過流跳電故障,復(fù)位后再運(yùn)行,再跳電,故障依舊。檢查電機(jī)、電纜等均正常,檢查脈沖也正常。因此懷疑可能是晶閘管引起的,拆下晶閘管模塊,檢查晶閘管模塊的絕緣和漏電流,發(fā)現(xiàn)有2個(gè)晶閘管模塊的漏電流很大,加1000VDC電壓后,測漏電流為200mA,而正常情況下晶閘管模塊加1300VDC電壓時(shí),漏電流小于100μA。更換晶閘管模塊后,傳動系統(tǒng)運(yùn)行正常。3.7定壓電阻值檢查正常工作時(shí),電機(jī)突然跳電,分析記錄的電機(jī)速度、(轉(zhuǎn)矩)電流,發(fā)現(xiàn)跳電前電機(jī)速度、電流有擴(kuò)散震蕩現(xiàn)象,最后因過流跳電,如圖2所示。對定子繞組三相電流、三相電壓進(jìn)行監(jiān)視,發(fā)現(xiàn)A相電流為41%、B相和C相電流均為55%,而A相電壓為120%、B相和C相電壓為100%。懷疑變頻器A相回路或?qū)嶋H電流檢測回路有問題,停機(jī)檢查,發(fā)現(xiàn)A相實(shí)際電流檢測回路中接口板里的分壓電阻的阻值偏大為91Ω。拆下來量電阻數(shù)值正常(70Ω),重新焊接后正常。經(jīng)過處理,開機(jī)后檢查三相電流和三相電壓值平衡,運(yùn)行正常。3.8開環(huán)方式下的檢查脈沖不均勻脈沖發(fā)生器是傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵檢測元件,用于實(shí)際速度和轉(zhuǎn)子位置的檢測,其好壞直接關(guān)系到傳動系統(tǒng)的性能和質(zhì)量。脈沖發(fā)生器的故障主要有無脈沖、缺脈沖、軸承損壞脈沖不均勻等。反映在傳動系統(tǒng)上是飛車、過流、震蕩等。交-交變頻傳動系統(tǒng)中設(shè)置有開環(huán)方式功能,這對檢查速度反饋回路的故障非常有用。當(dāng)發(fā)生速度反饋回路的故障時(shí),開環(huán)方式下就地轉(zhuǎn)動電機(jī),用示波器檢查脈沖發(fā)生器的脈沖,電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)脈沖發(fā)生器正常的脈沖波形如圖3所示。另外正向轉(zhuǎn)動電機(jī)時(shí),