大功率变频调速器在供水行业的应用及其维修经验

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1、大功率变频调速器在供水行业的应用及其维修经验1引言某水厂是日供水能力60万吨的口来水厂，送水泵房安装八套机组为sulzer的卧式离心泵配siemens的1000kw电动机,其中四套为调速机组,1993年由德国西门子公司引进的电压型pwm矢量控制型变频器。先进的变频装置在节约电能，减少维修，实现生产自动化方面显得非常优越，笔者就变频调速装置在实际运行中出现的问题进行了分析并提出了解决方案及对策，希望在此能起到抛砖引玉的作用。2变频控制系统主回路介绍某厂采用的变频装置，是徳国西门子公司牛产的6sc3713・“p”型变频器，屈电压型pwm矢量控制型变频器，

2、它采用交一直一交电压型脉宽调制（pwm）,是一个能提供三相可变频可调压的系统，主回路如图1所示。10府髙压母线△11整M(-A3.-A1)逆变器(A6tA7)山汛坏节（-A5）三绕组变乐找10000V/690V/690V预充电回用E-A2）*L3FTF2"F3为熔斯器LI,L2、L3为电抗践图1变频系统主接线原理图2.1预充电回路在整流凹路Z前，采用了预充电凹路，在变频器投入运行时，预充电接触器k2先合闸，给电容器限流充电，10s后，直流电压达到85%ud（额定直流电压），合主接触器"，释放预充电接触器k2,方才允许逆变。这是由于大容量电解电容器被搁

3、置、停止使用时，其漏电流将增加，如果急剧地施加电压，由于温度升高可能损坏。对于变频器停用六个月以上,则需进行缓慢充电“老化”（每停用一年老化约需1h）,充电吋直流电压阶梯升高，待漏电流减小后，才能投入使用。2.2十二相不可控整流器变压器多相运行，是抑制和减少谐波电流的有效措施；现将两组三相桥式整流电路，用整流变圧器联系起来，其初级绕组接成三角形，次级绕组一纟n接成星形，另一纟n接成三角形，得到联结组标号为d,y5,d0,变压器两组次级绕组的线电压相等，但两组三相桥的三相电源在相位上却相差30°,将具输出叠加可得到12个波头的整流波形，比6个波头的整流

4、波形更加平滑；而fl•每组整流桥只承担一半电流，降低了对功率元件容量的要求。12脉波的效果则可减小低次谐波电流，起到了很好的谐波抑制作用o2.3人电容肓流环节采用电容器滤波，使逆变器输入端的直流电压保持恒定，而不受负载变化的影响，起解耦作川；在直流坏节和负载之间有无功功率的流动，电容作为贮能元件，以缓冲无功能量，为电机提供无功电流。2.4大功率gto逆变器由12个gto反并联12个反馈二极管（为滞后的负载电流提供反馈到电源的通路）构成双三相桥式逆变器，gto在性能方面兼有品闸管和品体管的优点，即可以高迫压、大电流化。gto与其相连的二极管都是电子开关

5、元件，gto的开关频率远远高于普通晶闸管，并市具控制极控制自行关断，摆脱了普通晶闸管换流的麻烦，特别适用于pwm控制。3变频系统故障特征变频器是由众多的半导体电了元件、电力电了元件和电器元件纟fl成的复杂装置，结构多采用单元化或模块化形式。该系统具有综合诊断能力，贮存故障信息，便于查阅，此变频装置的故障检测电路，不但能及时准确地检测出故障的原因，而且能记忆并显示出故障的类型，同时还能自动地切断变频装置的电源。它由主回路、逻辑控制回路、电源回路、ipm驱动及保护回路、冷却风扇等几部分组成。由于电路板多采用smt表面贴装技术，而用户的条件及掌握的资料有限

6、，为缩短维修时间，对用户的要求一般只限于根据故障情况找出故障的单元或模块即可，即只作单元级或板级检查维修。尽管变频器相对过去已经釆用了多种新型部件和优化结构，但从H前的元件技术水平和经济性考虑，仍不町避免地采川寿命相对较短的零部件。与此同时，还不排除零部件受到安装坏境的影响，其寿命可能比预期的10年以上要知。笔者总结了变频器的故障情况后，发现变频器的故障率与使用时间冇图2所示的关系。图2变频器故障特征图2中的初期故障是指变频器在安装调试和初期运行阶段由于零部件的某种缺陷或某种外部原因而发生的故障。零部件山于经过零件制造厂家出厂检测，变频器牛•产厂家进

7、厂入库询的抽样检测，以及变频器出厂前经过严格的整机检测，能使变频器故障率降低到最低程度。个别零件存在隐患和现场安装及初期运行时的误操作，致使这一期间变频器故障率较高。当变频器投入正常使用后，在较氏的一段时间内出现故障的情况明就减少，这时的故障从内因來说是某个零件发生突发性故障，从外因來说是变频器内部进水或金属們以及灰尘潮湿引起的故障。由于偶然性强、较难预料，故称为偶发故障。一般来说，在开发设计阶段有针对性地增加零部件的额定余虽:，在使用阶段加强维护保养是解决偶发故障的主要手段。使用寿命发牛的故障，主耍特征是随着时间的推移故障率明显增加。为了延长变频器

8、的使用寿命,需要对变频器进行定期的检查和保养，在估计零部件即将到达使用寿命时进行更换，做到冇备无患。从近儿年