DriveWindows在中壓傳動系統的故障分析與診斷上的應用

山鋼股份有限公司濟南分公司檢修工程公司 宋立強

1.引言

ACS6000SD(Advant Control System 6000 Synchronous Drive)是ABB公司推出的大功率同步電動機所使用的中壓傳動無級調速系統(簡稱中壓傳動系統)，適用于3MW～27MW的同步電動機和異步電動機的速度和轉矩控制，它支持在同一個直流母線上帶多個整流單元和逆變單元，能拖動多個機械設備。在冶金、礦山等大功率高性能行業有著不俗的應用業績，本廠在技術改造中，采用ACS6000SD中壓傳動系統作為拖動穿孔機的兩臺4000KW同步電機變頻調速裝置，利用DriveWindows軟件的強大工具，對ACS6000傳動系統進行參數和信號監控設置，故障記錄及趨勢曲線分析，實時了解ACS6000傳動系統的運行狀態。

對于ACS6000SD變頻系統的故障診斷、排查和調試是一項非常嚴謹細致的工作，步驟繁多。利用DriveWindows工具進行故障分析與診斷，能快速有效地解決問題，提高生產效率。本文結合DriveWindows的使用經驗，總結和提煉了一套解決故障的方法和技術，在實際中發揮了很大的作用，給廠里帶來了效益，同時也給同行類似問題的解決提供了參考。

2.DriveWindows概述

2.1 硬件構成

DriveWindows系統的硬件配置一般為：NDPA-02 PCMCIA卡(PCMCIA插槽或帶PCI/PCMCIA適配器的PCI插槽)；DDCS光纖；帶Windows NT，Windows 2000或Windows XP操作系統的PC機或筆記本電腦。

根據軟件對電控系統的安全、功能、工藝上的需求，本廠的硬件主要采用ABB工控相關器件，具體如下：研華PC機一臺、AMC34處理器三臺(一個ARU整流，兩個INU逆變)、DDCS光纖、NDPA-02 PCMCIA卡(PCMCIA適配器的PCMCIA插槽)。

要實現PC機或筆記本電腦中Drive-Windows軟件與ACS6000傳動系統的通訊，先將帶有ABB公司授權的NDPA-02 PCMCIA卡插入PC機的PCMCIA插槽中，根據DDCS網絡拓撲協議，PC機通過DDCS光纖與ACS6000的主控柜COU柜的光纖分配器的分配口連接到3個的電機主控板(AMC34)進行通訊。這樣就可以通過PC機對ACS6000傳動系統系統進行監控了。

2.2 軟件功能

DriveWindows是一款易于使用的32位的裝備光纖通訊windows應用軟件。它提供了多種調試和監視ABB產品的功能。所有的功能可通過DriveWindows窗口區域進行顯示與操作。窗口區域圖被水平和垂直分割成以下四塊，從左到右、從上到下依次為瀏覽目錄板塊、趨勢曲線設置板塊、項目列表板塊和趨勢曲線顯示板塊，如圖1所示。

圖1 DriveWindows窗口圖

其主要包括以下內容：控制操作(起動、停止、參考等)；以數字形式或圖像形式監控信號；參數(改變設定值)；數據記錄器(控制、顯示)；故障記錄器(顯示故障、控制)；備份保存(全套軟件備份)；網絡的所有功能(控制、監控等)。

2.3 系統連接

常見的連接方式有以下三種：

(1)直接連接：將PC機和ACS6000連接起來(最常用的方式)。

(2)通過分配器連接，DriveWindows鏈(組合式驅動)，在鏈環中的每個傳動都通過參數70.02設定一個獨立的地址。

(3)環連接，即所有驅動可以在一個環中連接。在鏈環中的每個傳動都通過參數70.02設定一個地址。而且需要注意，鏈環中的所有傳動都需要連續供電，否則會損壞。

本廠采用分配器連接，使用的是NDBU-95來進行連接。

3.現場應用

通過DriveWindows軟件可以對主傳動系統ACS6000進行參數和信號監控設置、故障記錄及趨勢曲線分析等操作。

3.1 參數和信號監控設置

根據本廠穿孔機主傳動控制的設計需要，在DriveWindows瀏覽目錄面板中，有逆變單元(INU)和有源整流單元(ARU)兩個參數單元可供選擇。當選中一個參數單元時，屬于這個參數單元Parameters的信號以及參數，都將存窗口區域右上角的項目列表面板中顯示。此時就可以觀察和更改每個參數單元或是一個公開的參數文件中的項目值，對其中的參數和信號進行在線或離線狀態下檢查、學習和修改。參數和信號監控設置如圖2、3所示。

圖2 ARU單元的參數和信號監控設置

圖3 INU單元的參數和信號監控設置

在圖2、3中的項目列表面板中可以看出電機電流、電機轉速、電機轉矩和整流過的直流電壓的實時數值分別為628A、-480rpm、-62.8nm、4835.24V。NP VOLTAGE反映的是直流中性點電壓為-7.23V。

當有時ACS6000出現問題來不及解決又因現場需要必須動車時，工程技術人員可以修改某些參數暫時將問題屏蔽。如當編碼器出現軟故障時，可以適當的增加它的故障跳電檢測的范圍百分比及故障跳電檢測檢測時間使提升機繼續運行。

3.2 故障記錄

當傳動系統出現故障時。能夠很容易在項目列表板塊中找到相應的故障。故障記錄表如圖4所示。

圖4 故障記錄表

從圖4中可以看出，在同一時間發出的故障為ARU Alarm/Fault，因此，故障點一定在ARU中。另外，系統運行中也有一些常見的故障，如NTAC Missing，發現此故障時，可以檢查NTAC板的供電電源是否正常，還可以檢查NTAC板是否出現故障，以及NTAC板的通訊是否正常。

有時，還會出現Undervoltage故障，這時應用萬用表測量從同步變壓器二次側來的電壓是否正常，如果此電壓出現異常，則會出現此類報警，應檢查同步變壓器二次側快熔是否正常，變壓器本體是否正常，以及同步變壓器一次側電壓是否真的偏低。

在現場中經常發現：

(1)可能一個故障的發生帶動相關設備或信號參數發生假故障動作，系統會報出一連串故障信息及警告。技術人員可以通過故障發生時間的先后順序及故障類型判斷出源故障，方便對癥下藥，盡快解決問題。

(2)通過對比故障發生的時間，找出第一個故障信息，而某一個故障信息，幾個地方都有可能引起這個故障，這時候就需要逐個來排除故障。

3.3 歷史趨勢曲線

歷史曲線用于數字信號和模擬信號的圖形監視，有助于值班人員和下程技術人員更加深入的分析系統中每個參數變量的運行狀態。系統各個參數的監控器在PC機上運行來采集數據每個線性點。DriveWindows通過反復讀取驅動器上被監控的項目完成采集。當監控運行時，監控顯示面板實時地繪制值將計時分類測量值。從而快速而準確的跟蹤各種事件。

通過對曲線趨勢圖的分析，有利于更加深入的了解提升機的運行狀態，大大提高了在現場中分析問題、解決問題的效率。以下是實際現場幾種常見故障的診斷方法。

(1)電機編碼器損壞故障

某次電機編碼器發生損壞時，記錄的歷史曲線如圖5所示。

圖5 電機編碼器損壞故障時的歷史曲線

從上面的曲線可以看出，兩臺同樣運行的電機，速度、電流、轉矩均不一樣，其中一臺電機的速度、電流、轉矩非常不穩定，無論是在空載運行下，還是在帶載運行下，速度、電流、轉矩的波動都非常大，說明從電機反饋的速度不穩定，造成電流和轉矩的不穩定。分析原因，應該為電機的編碼器損壞造成。后來更換了編碼器，系統運行正常。

(2)電機運行時過流故障

某次電機過流時，記錄的歷史曲線如圖6所示。

圖6 電機過流時的歷史曲線

電機在正常運行時，突然出現大電流，然后過流跳電。該電流值非常大甚至已經是整流部分跳電，后更換部分電路板，發現為電流檢測的接口板出現故障，導致此故障的發生。

4.結論

利用DriveWindows軟件對主傳動ACS-6000傳動系統和ACS800輔傳動系統進行監視和調試后，系統運行的穩定性和安全性得到大大的提高。減少了運行故障和停工，同時，大大提升了工程技術人員分析解決問題的效率。

在ACS6000SD系統的調試與運行中，本文通過實踐積累了一定的故障處理經驗，非常具有實用性，為快速排除故障，提高系統的無故障運行時間，為廠里創造了可觀的經濟效益。

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