試論起重機變頻器調試及維護中常見故障

梁 曉 馬 鵬

（廣西壯族自治區特種設備監督檢驗院，廣西 南寧 530219）

1 過熱故障

變頻器的過熱故障發生原因有多種，例如負載過重、雜物堵塞了通風口罩柵、內部的冷卻風扇出現異常、環境溫度高等。

2 低電壓故障

導致低電壓故障的相關因素主要有3個：一是變頻器的整流橋二極管受損，因此降低了整流電壓；二是由于供電變壓器的容量過小而線路阻抗則過大，帶載后，變壓器與線路的壓降過大，進而導致變頻器的輸入電壓出現偏低的情況；三是交流電壓具有過低、缺相的情況。

3 過電壓故障

變頻器機構在減速制動期間，常有過電壓故障的情況發生，而導致該故障發生的原因是被制動環節、中間回路等影響。其一，就安川變頻器（CIMR-G5A4）而言，因為工廠現場的電源通常為AC380V，因此需對變頻器、制動斬波器等的電源電壓進行重新設定，以預防變頻器在制動期間出現過電壓故障；其二，減速設定時間過短；其三，中間回路濾波器的電容失效、容量過小、檢測電路出現故障等，引起過電壓故障；其四，制動電阻的阻值過大，未能在第一時間釋放回饋能量，引起過電壓；其五，電源電壓高出10%或更多。

4 過電流故障

在起重機變頻器的調試期間、運行期間，若是具有電流故障的情況發生，可通過多個方面查找原因，例如振蕩干擾、變頻器、負載、電源等方面。

（1）振蕩干擾方面：該問題通常發生于轉速期間。一方面，機械頻率以及電氣頻率之間出現共振；另一方面，受純電氣回路的影響所引起，例如：①中間直流回路的電容電壓發生波動；②功率開關管的死區時間；③電機滯后電流影響；④外界干擾源干擾；其中，由頻率共振而引起的振蕩干擾，可通過降低載波的頻率來緩解。在尋找出共振頻率范圍后，對跳躍頻率功能加以利用，以跳過共振頻率。其中需要注意的是，在應用大車機構等大容量變頻器驅動時，應將單個變頻器驅動轉變為多個電機，通過v/f進行控制。若起制動過快，那么大車的起制動常會產生劇烈的震動，并帶有變頻器過流的情況。所以，在減少機械間隙期間，還需采取相應的減震措施。

（2）變頻器容量方面：變頻器的容量過小也容易引起過電流故障，因此應考慮給予變頻器擴大容量。

（3）變頻器的設定值方面：首先，設定的減速制動時間太短，可使機組迅速進行再生發電以回饋予中間回路，導致制動回路過流、中間回路電壓太高等情況；其次，加速時間太短，間接加大了加速轉矩，引起過流故障；最后，當電壓頻率曲線中，電壓在提升方面大于頻率，則會使得U1/fi之間的比例關系被破壞，形成低頻率，引起過流故障。

（4）負載過重、負載側短路方面：在此問題上，需對機組進行重點檢查，查看有無卡滯、振動以及異聲，檢查是否是因為操作方法、工藝條件等的變化而引起超載。另外，可通過兆歐表檢測有無負載側短路（接地）的情況。逆變器同一個橋臂的2只晶體管若同一時間導通，也會引起短路。

（5）電源電壓的超限、缺相：電源缺相、變頻器缺相等均會使得電動機的轉矩減小，進而引起過流故障。

5 無輸出電壓

變頻器在輸入啟動指令后仍無輸出電壓。一方面，可能是因為主回路尚未接通，從其原理圖上看，應對電力電子器件、接觸器、熔斷器、各個開關等進行檢查，以查看其完好性，確保導線接頭不存在松脫、接觸不良的問題。另一方面，可能是因為控制回路在接線上出現出錯，使變頻器無法正確啟動，從變頻器的說明書看，應以接線圖、原理圖等作為對照，對控制回路的各個接線認真檢查與核對，從而尋出錯誤，進行糾正。

6 接地故障

變頻器中常見的接地故障有3種：一是線路受損接地；二是電機受潮（進水），導致電機出現接地短路；三是變頻器的輸出濾波器與其不相符，進而引起側高頻短路。

7 電動機升速異常

導致電動機出現升速異常的原因有3個：首先，未能對變頻器正確輸入信號。相關元件受損、調速電位器以及凸輪接觸點等的接觸不良、端子松動（斷線）、變頻器定值無法升高等，均會導致升速異常的情況；其次，變頻器、交流電源等具有輸出缺相的的問題。由于電源缺相，導致變頻器的輸出電壓下降，變頻器的輸出缺相使得三相電壓失衡，引起負序轉矩，進而減小電動機的電磁轉矩，使其無法驅動負載加速。在此情況下應對熔絲進行檢查，查看導線的接頭是否存在松脫情況、逆變橋晶閘管有無受損或是觸發脈沖，以及時進行維修；最后，變頻器的頻率參數、電流參數等設定值過低。若頻率的設定值高于低值點，頻率將會由于受限而無法上升，導致電機不能實現高速。而電流設定值若偏低，則會限制最大轉矩能力的發揮，導致電動機無法加速。反之，電流設定值以達到變頻器最大值時，則可能縮小變頻器的容量，此時則需要采取措施擴大區其容量。

8 諧波干擾

起重機以變頻器作為驅動期間，多是采用PLC系統作為控制系統，從而提高其自動化水平。而該系統極容易被變頻器的諧波干擾，產生錯誤動作，尤其是操作性高、限位開關信號等處。其中，電氣線路過長屬于最為常見的原因，由于變頻電機的動力線和操作信號、限位開關等控制線的敷設距離過長，因此PLC系統在輸入觸點信號后，受諧波干擾，加大了線路的漏電流，即便PLC的輸出起點為（0），其也可能因為閉點而引起系統故障。而諧波干擾的解決方法有多種，其中包括：①將PLC裝置安置在單獨PLC室內，以減輕PLC裝置由于降低變頻器而受到的影響；②以屏蔽電纜作為控制信號線；③加裝濾波器在變頻器的輸出端，并采用屏蔽電纜做變頻電機的動力線；④將控制線路的長度縮短。

9 機構運轉異常

機構運轉異常情況主要有以下幾種：①受外界噪音影響，導致變頻器的信號受到干擾而產生變化，對于此情況，可通過屏蔽電纜、增加進線濾波器等措施來解決；②負載具有不穩定與不正式的情況；③電源屬于臨時電，并且現場有不少設備（如電焊機）的工作無規律可言，導致電壓不穩定，而機構工作也失去穩定性。

結語

在變頻技術日益進步的影響下，其在起重機中的應用情況將會日益廣泛，而變頻器的故障維修工作也將會成為起重機維修中的常見問題。起重機變頻器的常見問題有多種，本次研究通過總結當中較為常見的故障問題，并提出相應的解決建議，從而為今后的變頻器故障維修工作提供幫助。

[1]趙江濤.淺析化工企業變頻器常見故障及維護[J].江西化工，2011（01）.