變頻器安裝與調(diào)試技術(shù)分析

【摘 要】變頻器因具有高效率的驅(qū)動型和良好的控制性能，在現(xiàn)代控制技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)取代了其他調(diào)速方式得到廣泛應(yīng)用。但在變頻器的安裝使用過程中也存在著一些問題，本文結(jié)合工程實例就變頻器的安裝、調(diào)試技術(shù)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】變頻器；安裝；調(diào)試；技術(shù)

1.安裝前的準(zhǔn)備工作

要安裝好一臺變頻器，使它能正常的運(yùn)行，達(dá)到技術(shù)及工藝要求，除了滿足上述基本規(guī)則外，還應(yīng)注意以下幾點：（1）安裝前首先要熟悉和掌握生產(chǎn)工藝及技術(shù)要求，弄清楚其負(fù)載狀況，了解變頻器在系統(tǒng)中的作用和地位，是要求節(jié)能，還是改進(jìn)生產(chǎn)工藝，還是二者兼之。某些場合并沒有節(jié)能空間，而硬要求變頻器節(jié)能，這是不妥當(dāng)?shù)摹＃?）變頻器帶的負(fù)載從電氣方面而言首先是電機(jī)，因此安裝前首先要對現(xiàn)場的電機(jī)有比較清楚的理解，包括額定電壓、額定電流、電機(jī)極數(shù)、額定功率等，安裝的變頻器必須與之相匹配，有些特殊場合，如負(fù)荷較重、海拔超過1000m（D超過標(biāo)準(zhǔn)海拔高度）、煤礦提升機(jī)變頻器等，變頻器要比負(fù)載電機(jī)高出一個甚至兩個功率等級，一般不允許變頻器比負(fù)載電機(jī)功率等級低，以免變頻器超負(fù)荷運(yùn)行而帶不動或經(jīng)常過載保護(hù)，造成不必要的麻煩。（3）電機(jī)的電氣絕緣安裝前必須進(jìn)行檢測。絕緣不好的電機(jī)不能安裝變頻器。因為變頻器雖然設(shè)有短路保護(hù)，但瞬間的接地也可能造成某些變頻器的損壞。（4）安裝前應(yīng)仔細(xì)閱讀變頻器的使用說明書，結(jié)合現(xiàn)場工藝要設(shè)置哪幾個參數(shù)，參數(shù)的設(shè)置方法等，要熟練掌握。（5）對于某些場合，特別是要求自動控制的而需要附屬配件的，如供水用的壓力表、傳感器、壓力變送器及一些配套設(shè)施，PID調(diào)節(jié)儀、溫控儀、定時鐘等，有些還需要遠(yuǎn)控裝置，也要熟練掌握。以期能快速的安裝、調(diào)試到位。（6）要嚴(yán)格按照變頻器的使用說明書進(jìn)行配線，包括主線和控制線，某些情況只能高于說明書要求的規(guī)格而不能低于。需要壓接接線鼻的地方，要嚴(yán)格按要求壓接，規(guī)格和工藝要符合標(biāo)準(zhǔn)。（7）在現(xiàn)代工業(yè)控制比較復(fù)雜的情況下，還要考慮電磁兼容性問題，要考慮變頻器的干擾與抗干擾，必要時加裝電磁濾波裝置。有些場合電機(jī)距離變頻器可能較遠(yuǎn)，要考慮加裝輸出電抗器及濾波器。（8）對于位能負(fù)載，如煤礦主井絞車、提升機(jī)、電梯類，由于存在再生發(fā)電狀態(tài)，要考慮加裝制動單元和配套的制動電阻，防止變頻器過壓保護(hù)或損壞。以上這些問題都是我們在安裝變頻器之前要了解和掌握的，不熟悉這些內(nèi)容，就可能造成變頻器的安裝或調(diào)試不順利或根本不成功，造成設(shè)備損壞或不能正常使用，這是我們要切記的。

2.工程概況

某廠房系化工產(chǎn)品制造工廠，建筑面積4713m2，地上3層，建筑高度16m。本工程變頻器主要應(yīng)用在空調(diào)暖通系統(tǒng)，共計4臺排風(fēng)風(fēng)機(jī)，2臺空調(diào)箱，6臺變頻水泵。下面針對設(shè)備變頻器安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決辦法，淺顯地探討變頻器調(diào)試的技術(shù)。本工程設(shè)計有BMS系統(tǒng)（樓宇控制系統(tǒng)），DCS系統(tǒng)（分布式工業(yè)控制系統(tǒng)），變頻器需為其提供相應(yīng)反饋信號及控制觸點。

3.變頻器安裝

變頻器作為精密電子器件集合設(shè)備，其運(yùn)行環(huán)境也有一定的要求。首先，施工現(xiàn)場的變頻器常規(guī)是成套電控柜廠家根據(jù)負(fù)載情況選型完畢，安裝在電控柜內(nèi)部，那么我們在電控柜安裝時就必須考慮裝設(shè)現(xiàn)場無腐蝕、易燃易爆氣體、液體；無灰塵、漂浮性的纖維及金屬顆粒。故此，電控柜安裝時應(yīng)用塑料簿膜等密封性較強(qiáng)的材質(zhì)對其內(nèi)部變頻器進(jìn)行保護(hù)，防止施工現(xiàn)場產(chǎn)生的灰塵、水漬等進(jìn)入變頻器，導(dǎo)致變頻器內(nèi)部電路被破壞。

變頻器的適宜工作溫度環(huán)境為-10～40℃，濕度低于90%。那么在施工現(xiàn)場安裝內(nèi)部帶有變頻器的電控柜時，就應(yīng)考慮此處工作狀態(tài)的環(huán)境溫度是否符合變頻器的技術(shù)要求。另外，變頻器的工作環(huán)境溫度如果大于40℃，則每升高1℃，變頻器的性能會降低5%，并且為保證變頻器的安全運(yùn)行，此情況下必須強(qiáng)制設(shè)置變頻器的工作極限功率為額定值的95%，若溫度持續(xù)升高，則應(yīng)隨溫度值的增大，其限定值持續(xù)減小。

變頻器內(nèi)部裝有冷卻風(fēng)扇，以便輕質(zhì)增強(qiáng)變頻器內(nèi)部的散熱，為了使變頻器內(nèi)部風(fēng)冷冷卻循環(huán)效果良好，必須將變頻器垂直安裝在配電箱內(nèi)部，因現(xiàn)場安裝使用的變頻器均為電控柜廠家出廠前安裝完畢的，故在安裝電控柜前應(yīng)嚴(yán)格檢查其在電控柜內(nèi)部安裝得是否絕對垂直，在安裝電控柜時也必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求對電控柜的垂直度及型鋼基礎(chǔ)穩(wěn)定性、牢固性進(jìn)行控制。

4.變頻器的接線

本工程變頻器主要應(yīng)用于暖通設(shè)備的變頻電動機(jī)拖動，經(jīng)深化設(shè)計采用ABB品牌的ACS510系列變頻器。ACS510系列變頻器輸入電源要通過斷路器或帶漏電保護(hù)的斷路器接入交流接觸器的二次控制回路，斷路器的額定電流應(yīng)為變頻器額定電流的1.5～2倍。變頻器的故障常閉觸點RO3C、RO3A應(yīng)連接到交流接觸器的電磁線圈供電電路中，則可在變頻器故障時切斷電源，防止故障擴(kuò)大化。在本工程中，暖通設(shè)備故障信號需接入DCS系統(tǒng)，還需在電磁線圈供電電路中加入中間繼電器，為DCS系統(tǒng)提供無源干接點故障信號，以便中央控制室對各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。變頻器的RO1C、RO1A觸點為待機(jī)常閉觸點，應(yīng)接入電控柜停止指示回路，并為BMS系統(tǒng)提供設(shè)備停止?fàn)顟B(tài)反饋信號（圖1）。RO2A、RO2B觸點為運(yùn)行常開觸點，應(yīng)接入電控柜運(yùn)行指示回路，并為BMS系統(tǒng)提供設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)反饋信號。

因暖通設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)后還需根據(jù)實際運(yùn)行及室內(nèi)環(huán)境情況對電動機(jī)的工作轉(zhuǎn)速、頻率等進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便達(dá)到設(shè)計要求及舒適度要求。故在本項目中，電控柜控制面板設(shè)置100Ω可調(diào)電位器，接入變頻器AI1模擬輸入1端子及AGND模擬輸入電路公共端端子。AI1端子為頻率給定端子，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電位器的電阻值，以達(dá)到方便、快捷地調(diào)節(jié)暖通變頻電動機(jī)頻率及轉(zhuǎn)速的目的。

因本工程中存在電控柜就地控制及BMS系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制兩種啟/停控制方式，故必須在電控柜上利用萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)及中間繼電器組成手/自動轉(zhuǎn)換及防誤操作互鎖回路，并將二次控制回路控制線接入DI1數(shù)字輸入1及DCOM數(shù)字輸入公共端。

控制線路連接完畢后，將變頻器電源輸出電子按正確相序連接至暖通設(shè)備變頻電動機(jī)。如果運(yùn)行命令和電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向不一致時，可在三相輸出電源線中任意更換其兩相接線。為了安全和減少噪聲，接地PE端子必須良好接地，接地電阻要小于1Ω，否則有可能會發(fā)生觸電和火災(zāi)事故。接輸入輸出電源線時切記注意輸出電源端子決不能接到輸入電源，否則會損壞變頻器。

5.變頻器系統(tǒng)調(diào)試

變頻器系統(tǒng)通電前，應(yīng)檢查以下內(nèi)容：變頻器的安裝環(huán)境有無問題，裝置有無脫落或破損，電纜直徑和種類是否合適，電氣連接有無松動，接地是否可靠等。變頻器的調(diào)試方法步驟應(yīng)遵循“先空載、繼輕載、后重載”的規(guī)律。并且變頻器必須在配線完畢，安裝好箱蓋后，才能接通電源，否則有觸電危險。

主回路測試方法：準(zhǔn)備高阻量程萬用表，絕不能使用兆歐表對控制電路進(jìn)行測試，否則會損壞電路的零部件。在主回路公用線和大地之間進(jìn)行測試，萬用表指示5MΩ以上為正常。在控制回路端子與PE端子之間測試，測量值大于1MΩ為正常。

5.1空載測試

在斷開暖通變頻電動機(jī)的情況下，通過操作控制面板上的控制按鈕進(jìn)行功能性試驗，觀察顯示的輸出頻率、電壓、電流、負(fù)載率等數(shù)據(jù)是否符合設(shè)置數(shù)值及顯示是否正常。

5.2輕載測試

連接變頻器的電源輸出端及暖通變頻電動機(jī)，使電動機(jī)不帶負(fù)載，在操作面板上操作啟動、停止按鈕。觀察電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否與要求的一致，通過操作控制面板上的可調(diào)電位器逐漸升高運(yùn)行頻率，觀察電動機(jī)在運(yùn)行過程中是否運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，運(yùn)轉(zhuǎn)時有無震動現(xiàn)象，是否平穩(wěn)等。

5.3重載測試

將變頻電動機(jī)與負(fù)載連接，控制變頻器啟動暖通設(shè)備，將給定值調(diào)整到最大（50Hz），觀察設(shè)備帶負(fù)載運(yùn)行狀況，利用分貝儀測試設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲是否符合規(guī)范要求，使用風(fēng)速儀測量風(fēng)管出風(fēng)口處風(fēng)量、風(fēng)速是否達(dá)到設(shè)計要求，用鉗形電流表測試運(yùn)行電流是否達(dá)到額定電流，若設(shè)備運(yùn)行噪聲過大，出風(fēng)口風(fēng)速值過小，運(yùn)行電流大于額定電流，可通過降低變頻電動機(jī)最大運(yùn)行頻率，以達(dá)到降低噪音、控制風(fēng)速及降低運(yùn)行電流的目的。ACS510系列變頻器對變頻電動機(jī)的啟動參數(shù)有自檢功能，若降低頻率則必須更改啟動數(shù)據(jù)中的額定轉(zhuǎn)速，否則變頻器將報告故障，無法啟動。使用可調(diào)電位器控制給定頻率，逐步降低頻率至各項檢測數(shù)據(jù)滿足要求后，在變頻器參數(shù)設(shè)置中利用轉(zhuǎn)速-頻率公式：

Rpm=120×

式中：f-給定頻率。

n-電機(jī)極數(shù)。

重新設(shè)定變頻電動機(jī)啟動參數(shù)。BMS系統(tǒng)只需調(diào)試重載情況下的控制環(huán)節(jié)，具體步驟同上。

特別注意，變頻器內(nèi)部整流橋電路存在自身的中性線，而變頻器輸出電源是經(jīng)過升壓電路升壓后輸出的，在電氣回路中相當(dāng)于“斷路”，故在變頻啟動過程中若從電控箱引出“零線”并從變頻器出線端引出“火線”至下端單相回路，此時的零線相當(dāng)于斷路狀態(tài)，則零線上帶工頻電壓，有燒毀單相回路設(shè)備的危險，故變頻器出線端不可接單相設(shè)備。

6.結(jié)語

本工程變頻器安裝時嚴(yán)格檢查安裝環(huán)境，變頻器接線深化認(rèn)真研讀用戶手冊，通電試運(yùn)行方法步驟循序漸進(jìn)，最終安全、正確地達(dá)到了預(yù)期效果。

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