交-交變頻器傳動系統的維修與維修

1傳動電機及轉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冷軋廠酸軋聯合機組的五機架及卷取機的主傳動采用交-交變頻傳動系統。主傳動電機采用2000kW隱極同步電動機,由三相交-交變頻器供電,全數字多處理器控制系統SIMADYN-D控制,是典型的交-交變頻矢量控制傳動系統。圖1為傳動系統框圖。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、無負荷開關NLC、交流同步電機SM等組成。轉子(激磁)回路由斷路器ECB、進線電抗器L、激磁整流器Con等組成。控制系統由全數字多處理器SIMADYND控制,它由5個處理器、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、開關接通/斷開連鎖、工藝控制等功能。2診斷功能為了調試、維護方便,傳動系統配置有較強的診斷功能,如操作面板、在線監控、信號跟蹤等。實踐證明使用方便,且對故障檢查判斷有較大幫助。2.1調節電機的運行用于故障診斷和調試,共有9個畫面,主要有以下功能:①顯示傳動系統各種控制框圖;②顯示主要參數和控制值;③顯示電機繞組、軸承、通風等重要溫度(用于日常點檢);④顯示故障信息(用于故障診斷);⑤開關就地操作畫面(用于故障處理和日常檢修操作);⑥調試畫面(用于傳動就地開環和閉環運轉)。2.2在線監視使用通用PC機或專用編程器PG,用語句或圖形形式的軟件在線顯示、修改參數和部分程序。2.3人工中斷和故障信號觸發為了突發故障(如突然過流跳電等)后能進行事后分析,必須保存跳電前后一些重要的數據,因此系統中設置了數據跟蹤診斷功能。即在每個采樣周期內把一些“模擬量”保存到循環緩沖器內,可以由人工中斷或故障信號觸發中斷。該功能可以跟蹤以下14個“模擬量”:給定速度/實際速度;定子電流激磁分量給定值/實際值;定子電流轉矩分量給定值/實際值;轉子激磁電流實際值;磁通實際值;定子A相/B相/C相電壓實際值;定子A相/B相/C相電流實際值。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(數據記錄分析儀)等相連。2.4常見故障信號每套傳動系統中配置有故障信息系統,事先設置500條常見故障的信息,通過故障觸發信號,把相應的故障信息發送到操作面板或人機接口畫面上,便于故障檢查、診斷。3常見的障礙分析3.1開關連通連鎖條件交-交變頻傳動系統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、電機通風/軸承潤滑/晶閘管冷卻等輔助電源開關AUX、以及電機回路的無負荷斷路器NLC等。正常情況下相應的開關接通連鎖條件SUC1、SUC2、SUC3必須全部為零。如果條件不滿足,可以根據它們檢查具體的開關接通/斷開聯鎖信號及跳閘信號。或者根據出現的故障信息查找故障原因。開關接通方式有3種:就地操作面板OP45、人機接口畫面MMI及機旁操作箱,正常情況下必須選在MMI上操作。操作開關時,傳動系統的所有控制電壓必須正常,與MMI等的通訊必須正常。操作開關的順序必須正確,即先接通晶閘管冷卻風扇、電機通風系統、電機軸承潤滑泵等輔助電源開關,再接通勵磁回路開關、高壓斷路開關,最后才能接通無負荷斷路器。3.2跳電連鎖條件如果發生某種故障,斷路開關在接通后或系統運行時會發生跳電或停機。根據故障的緊急輕重,分為7個等級:TC1,TC2,TC5,TC6,TC61,TC62,TC7,其中TC1為高壓開關跳電,TC2為勵磁開關跳電,TC5為調節器封鎖,TC6為緊急停車,TC61為快停,TC62為正常停車,TC7為事后停車。如果不及時處理故障,故障級別會自動升級,例如發生TC7級別的故障后,過20s后不消除或無應答就變為TC62,再過15s后就變為TC61,再過10s后就變為TC6,再過5s后就變為TC5,再過100ms后就變為TC2。正常情況下跳電連鎖條件TC1～TC7都應為零。一般的連鎖信號故障,可以通過順著TC1～TC7狀態信號或故障信息檢查到故障源。3.3軸承過載在正常運行時傳動系統突然發生過流跳電,有相電流過流和轉矩電流達到限幅2種情況。傳動系統過流的原因很多,要具體問題具體分析。3.3.1鋼堵轉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;②軋輥斷裂或軸承燒壞卡死;③啟動時軋制力、張力太大引起過流;④機架間帶鋼張力波動大;⑤高速時人工干預速度值太大引起傳動系統過流;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部原因引起。原因有5種:①晶閘管擊穿導致電源短路而引起過流;②觸發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。如果是傳動系統本身引起的故障,一般會有故障信息提示。當然電機定子回路繞組短路、缺相、接地等也會引起過流跳電。3.4頻器柜各配電橋臂導通監控器用于監控變頻器內的晶閘管橋臂是否導通,每相變頻器柜各配1個監控器。正常情況下監控器上的6個發光二極管都亮著,當它檢測到某個晶閘管橋臂不導通時,相應的發光二極管就熄滅,同時發出1個跳電保護信號。晶閘管橋臂不導通有以下幾種原因。1快速焊接查看相應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。同時檢查其它橋臂上的快熔。2晶閘管模塊檢查、更換監控器上不亮的發光二極管所對應的晶閘管模塊。晶閘管模塊內觸發電路板發生故障(特別是其內的保險絲易燒壞)的可能性最大,發生過的幾起故障都是該原因引起的。3監控器設定值重新調整監控器動作設定值不正確,易發生誤動故障,對監控器設定值進行檢查或重新調整。平時開門檢修或檢查故障時易碰到監控器上的插頭和電纜而造成松動,使監控器上的指示燈LED不亮。4晶閘管脈沖控制板內各模塊的設計如果變頻器里的硬件無異常情況,則應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;②設置為開環控制方式,分別釋放各組晶閘管脈沖;③用示波器檢查每個晶閘管模塊的脈沖,正常情況應是雙脈沖、幅值24V、寬度36°。若發現某個晶閘管脈沖波形異常或丟失,應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電壓檢測裝置用于監控變頻器內的各晶閘管是否導通,每相變頻器柜各配1塊晶閘管斷態電壓檢測裝置。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通和是否達到零電流。該裝置發出跳電信號,主要有以下幾種原因:1)快熔燒斷。查看相應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)斷態電壓檢測裝置本身有問題。更換備件。4)高壓開關在備用狀態。當高壓開關在備用狀態時,發出接通命令后,由于該裝置檢測不到晶閘管上有電壓,也會發出故障信號。3.6檢查脈沖正常傳動系統運行一段時間后,發生相電流過流跳電故障,復位后再運行,再跳電,故障依舊。檢查電機、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,發現有2個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,漏電流小于100μA。更換晶閘管模塊后,傳動系統運行正常。3.7定壓電阻值檢查正常工作時,電機突然跳電,分析記錄的電機速度、(轉矩)電流,發現跳電前電機速度、電流有擴散震蕩現象,最后因過流跳電,如圖2所示。對定子繞組三相電流、三相電壓進行監視,發現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相回路或實際電流檢測回路有問題,停機檢查,發現A相實際電流檢測回路中接口板里的分壓電阻的阻值偏大為91Ω。拆下來量電阻數值正常(70Ω),重新焊接后正常。經過處理,開機后檢查三相電流和三相電壓值平衡,運行正常。3.8開環方式下的檢查脈沖不均勻脈沖發生器是傳動系統的關鍵檢測元件,用于實際速度和轉子位置的檢測,其好壞直接關系到傳動系統的性能和質量。脈沖發生器的故障主要有無脈沖、缺脈沖、軸承損壞脈沖不均勻等。反映在傳動系統上是飛車、過流、震蕩等。交-交變頻傳動系統中設置有開環方式功能,這對檢查速度反饋回路的故障非常有用。當發生速度反饋回路的故障時,開環方式下就地轉動電機,用示波器檢查脈沖發生器的脈沖,電機正轉時脈沖發生器正常的脈沖波形如圖3所示。另外正向轉動電機時,