变频器故障影响因素与使用维护

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摘要：阐述了变频器节能原理，从变频器的型号选择、工作环境、参数设定、故障诊断及维护等方面入手，分析了变频器影响因素及使用维护方法，并提出变频器在使用过程中应注意的问题及建议。

关键词：变频器 型号 工作环境 参数设定 故障诊断

变频器的型号选择及使用维护不得当，不但会使变频器不能正常的运行，甚至会损坏设备，导致热网系统不能正常的运行，给我们带来严重的经济损失。为此，阐述变频器在使用中应该注意的一些问题，对油田节能减排具有重要的作用。

一、变频器节能原理

变频器通过对三项交流电的频率变化来改变异步电机的转速。

n=60f/p，（1）

式中：n为电机转速，r/min；f为电源频率，Hz；p为定子绕组极对数；

公式表明，频率f与转速n之间为正比关系，因此，通过变频器对电源频率的调节可实现对点击转速变化的调节。

二、变频器的型号选择

我们在选择变频器时，首先要考虑变频器是否能满足以下几个基本的条件。

（1）变频器额定电压等级与电动机电压等级相符。

（2）变频器的额定电流应为电动机额定电流的1.1～1.5倍。

（3）变频器输出应该满足负载电动机的特性。运行中发现有时虽然给定频率高，但实际频率调不上去，变频器跳闸频繁，故障记录指示为“In Torq Limit Rollback”，即转矩限幅值降容。经检查，变频器的额定电流为86A，而电动机在运行时电流会在额定电流83A上下波动，当超过86A时，变频器驱动转矩达到极限设定，使频率不能上调，运行电流大于变频器额定电流，变频器过载动作跳闸。分析认为其原因是变频器容量选择偏小。如水泵为恒转矩负载，选型时最好选用驱动转矩极限范围较宽的变频器。

三、影响因素及使用维护

3.1物理环境

（1）工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0～45℃，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。在安装时，要严格按照说明书要求，发热元件一定要与柜体保持足够距离，且不可紧贴地面安装。

（2）环境温度。保证变频器工作地点的温度恒定，并且在要求范围内。在大负荷期间，我厂热网线路水泵变频间的温度最高可达45℃以上，曾多次引起变频器报警或跳闸，最终我们在变频间靠近室外的墙体加了六个通风口，才使环境温度得以改善。此外，如果变频器工作环境温度较高且变化较大，内部会产生结露现象，设备的绝缘会大大降低，甚至引起短路。必要时，我们可以在柜体内加干燥剂。

（3）腐蚀性气体。变频器工作环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线，单元电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能，在这种情况下，应把控制箱制成封闭式结构，并进行换气。在工作中，我们要经常性的检查变频器内部通风的情况，通风不畅时，及时更换滤网，从而有效地保证变频器内部空气的流通，也使热量及时的散发。

3.2电气环境

（1）电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波。这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地。除此之外，各电元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。在对某变频器进行调试的过程中，由于电缆的屏蔽层没有可靠地接地，导致了系统故障，将接地恢复完好后，故障立即消失。由此可见，电磁干扰对变频器有很大的影响。

（2）输入端过电压。在变频器电源输入端往往有过电压保护，但是如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏。因此，在实际运用中，要核实变频器的输入电压、相数和变频器的额定电压是否完全一致，特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备，否则会造成严重后果。

3.3振动和冲击

装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。 这时除了提高控制柜的机械强度，远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜和内电磁开关之类易产生振动的元器件。设备每运行一段时间，应对其进行检查和维护。

3.4接地

变频器正确接地是提高控制系统灵敏度，抑制噪声能力的重要手段。变频器接地端子E（G）接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于2 mm2，长度应控制在20 m以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开，不能共地。信号输入线的屏蔽层，应接至E（G）上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电气连通，如果实际安装有困难，可利用铜芯导线跨接。

3.5防雷

在变频器中，一般都设有雷电吸收网络，主要防止瞬间的雷电侵入，使变频器损坏。但在实际工作中，特别是电源线架空引入的情况下，单靠变频的吸收网络是不能满足要求的。在雷电活跃地区，这一问题尤为重要，如果电源是架空进线，在进线处装设变频专用避雷器，或按规范要求在离变频器20 m 的远处预埋钢管做专用接地保护。如果电源是电缆引入，则应做好控制室的防雷系统，以防雷电窜入破坏设备。实践表明，这一方法基本上能够有效解决雷击问题。

3.6参数设置

变频器通过键盘和显示板用来对变频器的控制参数和功能进行操作，参数由菜单结构组织成逻辑组。要查看或设置参数，操作者必须由菜单结构翻到相应的参数，通过特定按键顺序可以完成操作。变频器的设置参数一般有50个以上，每个参数均有一定的选择范围，使用中有时会遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象，这时应找到故障原因所在，修改相应的参数，使变频器正常运行。设置参数时，要严格按照使用说明书进行操作。

3.7故障诊断

变频器拥有较强的故障诊断功能，对变频器内部整流部分、逆变部分、CPU及通信与电动机等故障进行保护。变频器在保护跳闸后，故障复位前，将一直显示故障代码。根据故障指示代码确定故障原因，可缩小故障查找范围，大大减少故障查找时间。

（1）夏季如果变频器操作室的制冷、通风效果不良，环境温度升高，则变频器经常发“CPU Temperature Alarm ”或“CPU Temperature Fault”信号，即CPU温度超过70℃报警信号或CPU温度超过85℃故障信号。这时应检查变频器散热风扇是否损坏，CPU散热器是否完好，以及室内温度是否偏高。应采取措施进行强制冷却， 保证变频器安全过夏。

（2）变频器一起动便跳闸，故障信号为“Mtr Therm Over Alarm”，即电动机热过载故障。说明电机温度或电机电流超出过载时间参数指定的时间，应该检查过载时间参数设定是否正确，查看电动机是否堵转以及过负荷保护是否动作。

（3）变频器运行中跳闸，同时发“Over Speed Fault”故障信号，即超速故障。说明电机速度超过限幅值菜单中过速设定值参数。通常由不正确设置或调整变频器引起。应检查电机参数菜单和变频器参数菜单中的参数是否与电机和变频器铭牌值一致。

3.8维护

（1）外观检查。变频器运行过程中，可以从设备外部目视检查运行状况有无异常，巡检时可以通过键盘面板转换键查阅变频器的运行参数，如输出电压、输出电流、输出转矩、电动机转速等，掌握变频器日常运行值的范围，以便及时发现变频器及电动机问题。

（2）环境维护。设专人定期对变频器进行清扫、吸尘、保持变频器内部的清洁及风道的畅通。同时保持变频器周围环境清洁、干燥，严禁在变频器附近放置杂物。每次环境卫生清扫后，要认真检查有无遗漏的螺丝及导线等，防止小金属物品造成变频器短路事故。

（3）绝缘测定。测量变频器（含电动机） 绝缘时，应当使用500 兆欧表。如仅对变频器进行检测，要拆去所有与变频器端子连接的外部接线。清洁器件后，将主回路端子全部用导线短接起来，将其对地用兆欧表试验，如果兆欧表指示在5兆欧以上，说明是正常的。这样做可以减少摇测次数。

四、结束语

变频器随着节能减排的迫切需要，其节能效果显著，且易操作、控制精度高，并可以实现高功能化等特点，因而采用变频器驱动的方案开始逐步取挡板、阀门的控制方案。但变频器在使用、维护中的不得当也将给设备稳定运行带来潜在威胁，如何才能最大限度的控制变频器在使用过程中达到最佳性能，是我们生产一线员工面临的最大课题。结合生产实践，分析变频器日常使用及维护中应该注意的问题，并提出了一些常见问题解决方法，满足生产要求。

参考文献：

[1] 郭永基.电力系统可靠性原理和应用[M].北京：清华大学出版社，2009.