攀鋼提釩煉鋼廠轉爐區域利德華福高壓變頻器的故障診斷

孫 鵬

(攀枝花鋼釩有限公司提釩煉鋼廠,四川攀枝花617062)

攀鋼提釩煉鋼廠轉爐區域利德華福高壓變頻器的故障診斷

孫 鵬

(攀枝花鋼釩有限公司提釩煉鋼廠,四川攀枝花617062)

綜述了利德華福高壓變頻器在攀鋼提釩煉鋼廠轉爐區域的基本使用情況,以及點檢、維護人員處理其故障時存在的問題。從利德華福高壓變頻器的主要結構原理、常見故障、經驗故障、安全操作等方面分析了轉爐區域利德華福高壓變頻器的故障診斷方法,為點檢、維護人員提供了理論技術支撐和實際經驗總結。

利德華福高壓變頻器;功率單元;人機界面;常見故障;經驗故障

1 引言

由于科學技術的不斷發展,高壓變頻器在鋼鐵企業中應用越來越廣泛,攀鋼提釩煉鋼廠轉爐除塵風機系統也使用了高壓變頻器作為風機的調速控制系統。特別是利德華福高壓變頻器在轉爐除塵風機上應用最為廣泛。由于煉鋼廠的許多電氣點檢員、維護人員對利德華福高壓變頻器很陌生,對其專業知識和維修技術的掌握甚少,給點檢、維護人員在故障診斷方面帶來了很大的困難。因此,只有加強點檢員、維護人員對利德華福高壓變頻器的專業知識學習 、故障診斷方法的積累,才能充分發揮點檢員、維護人員的潛能,提高鋼廠專業技術人才的裝備水平,進一步促進鋼廠的發展。

2 利德華福高壓變頻器在轉爐區域基本使用情況

攀鋼提釩煉鋼廠轉爐區域的高壓變頻器主要用于除塵風機系統,共15臺,其中利德華福高壓變頻器9臺,包括:老轉爐地下料倉二次除塵1臺、1#轉爐二次除塵1臺、4#轉爐一次除塵1臺、5#轉爐一次除塵1臺、6#轉爐二次除塵1臺、7#轉爐二次除塵1臺、I、II、V部脫硫二次除塵1臺、III、IV部脫硫二次除塵1臺、提釩二次除塵1臺。

3 點檢、維護人員在應對利德華福高壓變頻器故障時存在的問題

利德華福高壓變頻器的結構原理復雜,專業知識性強,部分控制參數設置有顯性密碼和隱性密碼,而且規格型號功率差異大,9臺高壓變頻器就有5種型號規格:HARSVERT-A06/300(07017)3 000k W(1臺)、HARSVERT-A06/170 1 600k W(2臺)、HARSVERT-A06/410 4 000k W(3臺)、HARSVERT-A06/220 1 800k W(2臺)、HARSVERT-A06/300(07180)800k W(1臺),故障診斷方法也有所不同。而現有的點檢、維護人員的專業理論知識不足,只能處理簡單的故障,而對于復雜的故障,只能憑經驗或束手無策,這樣增加了處理故障的時間。利德華福高壓變頻器屬于在高強度的電壓下運行的設備,一般在6k V以上,而現有的點檢、維護人員對高壓設備的性能了解甚少,這樣在處理故障時,存在著一定的安全風險。

4 利德華福高壓變頻器的故障診斷

4.1 利德華福高壓變頻器的主要結構原理

4.1.1 利德華福高壓變頻器的系統結構

利德華福高壓變頻器屬于“高-高”電壓源型變頻器,由移相變壓器、功率單元、控制器、工控機、內置PLC(S7-200)、液晶觸摸屏、外部接口、溫控器、檢測裝置、報警裝置等設備組成(如圖1)。

4.1.2 利德華福高壓變頻器的電壓疊加原理

4.1.2.1 移相變壓器的供電原理

輸入側移相變壓器將網側高壓(6k V)變換為副邊的多組低壓(690V),各副邊繞組在繞制時采用延邊三角接法,相互之間有一定的相位差(120°)。

4.1.2.2 利德華福高壓變頻器的電壓疊加計算

移相變壓器的閥側繞組分為A、B、C三相,每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電,每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電(如圖2)。每相上有5個功率單元串聯,共15個功率單元,每個功率單元的相電壓為690VAC。每相的相電壓為:V相=690×5=3 450VAC,其線電壓為:V線=3 V相=3×3 450≈6 000VAC(如圖3)。

圖1 利德華福高壓變頻器系統結構圖

圖2 利德華福高壓變頻器功率單元串接結構圖

圖3 利德華福高壓變頻器的電壓疊加計算原理圖

4.1.2.3 利德華福高壓變頻器的控制器結構原理

利德華福高壓變頻器的控制器由1塊主控制板、3塊光纖板、1塊通訊板、1塊電源板、1塊信號調整板和1塊總線板構成(如圖4)。主控板主要由處理器、程序存儲器、參數存儲器及RS485等接口芯片組成。主控板通過串行接口或接口板,接收和處理來自工控機及PLC的控制命令,同時向外發送自身的狀態信息,是高壓變頻器的核心部件;光纖板的作用是將主控板對功率單元的控制信號(觸發脈沖、旁路控制信號、脈沖封鎖信號等)進行轉換,變成串行的光信號通過光纖輸出給功率單元,同時將功率單元傳送過來的光信號轉換為電信號,傳遞給主控板處理;電源板主要給主控制箱提供控制電源,電源板上有3個5V電源模塊,一個正負15V模塊。變頻器人機界面需要和主控板、PLC等進行數據通訊,通訊板的主要功能是對這些不同的接口進行配置,變頻器內外的各種接口都連接到通訊板,再通過通訊板統一連接到人機界面進行數據通訊;信號調整板負責控制器和外部接口信號的處理,這些信號包括:輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電流、PLC的4m A～20m A信號、控制器輸出給PLC的信號、由PLC來的信號等;總線板是控制器的底板,對其它各板進行插式連接。

圖4 利德華福高壓變頻器控制器結構圖

4.2 利德華福高壓變頻器的常見故障診斷方法

4.2.1 直流母線過壓

出現“直流母線報過壓”故障時,應進行如下工作:(1)檢查高壓電源正向波動是否超過允許值;(2)如果是減速時過電壓,可適當加大變頻器的減速時間設定值;(3)檢查接線螺栓是否松動、打火;(4)檢查單元控制板是否損壞。

4.2.2 直流母線欠電壓

出現“直流母線欠電壓”故障時,應注意如下工作:(1)負向波動是否超過該允許值;(2)高壓開關是否掉閘;(3)整流變壓器副邊是否短路;(4)接線螺栓是否緊固和斷裂;(5)檢查功率模塊三相進線是否松動;(6)功率模塊三相進線熔斷器是否完好;(7)接線螺栓的松動和打火;(8)單元控制板損壞。

4.2.3 變頻器過流

出現“變頻器過流”故障時,應進行如下工作:(1)檢查功率模塊輸出U、V端子是否短路;(2)檢查電機絕緣是否完好;(3)檢查變頻器是否過載運行;(4)檢查負載時否存在機械故障;(5)如果是啟動時過電流,可適當增大變頻器的加速時間設定值。

4.2.4 功率單元過熱

出現“功率單元過熱”這一故障時,可進行如下工作:(1)檢查環境溫度是否超過允許值; (2)單元柜風機是否正常工作;3、進風口和出風口是否暢通,即濾網是否干凈;(4)裝置是否長時間過載運行;(5)最后檢查功率模塊控制板和溫度繼電器是否正常。

4.2.5 功率單元缺相

發生“功率單元缺相”故障時,應進行如下工作:(1)檢查輸入的高壓開關是否掉閘;(2)檢查整流變壓器副邊是否短路;(3)檢查接線螺栓是否緊固或斷裂;(4)檢查功率模塊三相進線是否松動;(5)檢查功率模塊三相進線熔斷器是否完好;(6)有時變頻器在斷電時會報出缺相,屬正常現象,直接復位即可。

4.2.6 光纖故障

出現“光纖故障”時,應進行如下工作:(1)檢查功率模塊控制電源是否正常(正常時,L1綠色指示燈發光);(2)檢查功率模塊以及控制器的光纖連接頭是否脫落;(3)光纖是否折斷、漏光;(4)光纖是否被灰塵蒙蔽;(5)有時變頻器在斷電時會報出單元光纖通訊故障,屬正?，F象,直接復位即可。

4.2.7 功率單元驅動故障

出現“功率單元驅動故障”時,應進行如下工作:(1)檢查內部是否有短路放電痕跡;(2) IGBT是否正?！獪y量續流二極管;(3)電機是否有問題;(4)輸出電纜是否有破損;(5)輸出螺栓是否過熱,虛接打火;(6)更換驅動板、單元控制板;(7)把輸出銅排拆除,用萬用表測量輸出電壓幅值。

4.3 利德華福高壓變頻器的現場經驗故障診斷方法

4.3.1 “單元驅動重故障”、“光纖重故障”重復報

5#轉爐一次除塵風機高壓變頻器,在運行中經常重復報“單元驅動重故障”、“光纖重故障”,造成風機故障而停機,而且更換故障單元后,其他的功率單元又報相同的故障,造成風機故障頻繁。處理方法:將5#轉爐一次除塵風機高壓變頻器的中性點連接板的距離進行調整,遠離功率單元的輸出端,防止中性點電壓與功率單元輸出端電壓形成干擾,從而影響主控箱的控制系統,避免高壓變頻器經常報“單元驅動重故障”、“光纖重故障”的現象。

4.3.2 1個功率單元報故障,變頻器不能旁路運行

5#轉爐一次除塵風機高壓變頻器1個功率單元報故障,變頻器不能旁路運行,而參數設置中允許1個功率單元旁路運行,這樣每次出現1個功率單元故障時,風機就會停機,參數的設置沒有起作用。處理方法:通過系統員密碼進入人機界面的系統旁路設置選擇界面,再通過隱性密碼重新設置高壓變頻器的功率單元旁路級數,恢復功率單元旁路運行的功能,保證1個功率單元故障后風機不停機,可以功率單元旁路運行,保證在定修時可以檢查、更換故障的功率單元,減少風機因功率單元故障停機的現象。

4.3.3 人機界面運行停頓現象

4#轉爐一次除塵風機的轉速在中控室畫面和風機房畫面的顯示不一致,經常造成4#轉爐正在吹煉時,風機轉速顯示低速,而實際轉速是高速,造成氧槍自動提槍,影響吹煉時間。經檢查發現高壓變頻器的人機界面在程序運行時偶爾出現停頓的現象。處理方法:因為人機界面內部有一套控制程序,是人機界面內部的程序出了故障,必須用U盤在人機界面上重新安裝備份的軟件程序。在用U盤安裝軟件程序前,要對U盤進行殺毒工作。

4.3.4 重新下裝變頻器程序后,無法建立模擬量通訊

1#轉爐二次除塵風機高壓變頻器在重新下裝變頻器程序后,人機界面狀態正常,啟動風機后,高壓變頻器無法運行,也不報故障,查看上位機程序后,發現高壓變頻器無法與上位機程序建立模擬量通訊。處理方法:通過系統員密碼進入人機界面的功能界面,選擇模擬量給定響應,便建立了變頻器模擬量通訊連接,使高壓變頻器恢復正常運行。在1#轉爐二次除塵風機利德華福高壓變頻器有這項功能,在其他轉爐除塵風機的利德華福高壓變頻器無此項功能。

4.4 利德華福高壓變頻器安全操作程序

4.4.1 停送電操作程序

停電操作程序:在風機轉速降為零速后,聯系變配電所停高壓電,待人機界面顯示高壓跳閘后,再停UPS電源,最后分控制電源總開關。送電操作程序:先合控制柜內控制電源總開關,人機界面開關,按下UPS電源按鈕直至UPS打開,觀察操作面板應自動進入變頻器主界面,最后聯系變配電所送高壓電。這樣的停送電操作程序與低壓電的停送電操作程序正好相反,是為了保證點檢、維護人員在檢修和診斷故障時的人身安全。

4.4.2 更換功率單元的操作程序

更換高壓變頻器功率單元的步驟:(1)使用停機或急停按鈕使變頻調速系統退出運行狀態;(2)聯系停輸入高壓電;(3)打開功率單元柜門,等所有功率單元上的指示燈熄滅(一般情況下5min～10min,個別的功率單元時間更長一些),再進行下一步作業;(4)測量功率單元上的R、S、T、U、V五根接線端有無對地電壓(與功率單元上的散熱板對地),如果沒有電壓,則按照以下(5)～(10)的步驟操作;如果有電壓,則需要將拆卸功率單元并進行安全放電,達到安全拆卸條件后再進行下一步作業; (5)拔掉功率單元的J1、J2兩根光纖頭;(6)用扳手卸下功率單元的R、S、T、U、V五根連線; (7)拆下功率單元與軌道的固定螺絲;(8)將功率單元沿軌道拔出,注意輕拿輕放;(9)按與上述拆卸相反的順序將新的功率單元裝上并接線;(10)接線完畢,再次檢查安裝是否正確,清理人員及工器具,撤離到安全距離,確認無誤后,系統重新上電試車。

5 結束語

利德華福高壓變頻器在攀鋼提釩煉鋼廠轉爐區域應用廣泛,用于大慣量的除塵風機的控制,其節能效果明顯,大大改善了工作環境,對鋼廠安全環保事業的發展起到了一定的作用。因此,對利德華福高壓變頻器的點檢、維護非常重要,這就要求我們的點檢、維護人員加強其技術知識的學習和培訓,提高技能水平,增強診斷和處理故障的能力,不斷進步,把鋼廠的除塵環保設備點檢、維護的更好。

Introduction of Converter Pangang Vanadium Abstracting Steel Making Plants Area,Improve the Fault Diagnosis of HARSVERT-A High Voltage Frequency Converter

SUN Peng
(Vanadium Extraction Steelmaking Plant,Panzhihua Steel &Vanadium Co.,Ltd,Panzhihua 617062,Sichuan China)

This paper summarizes the advantages improve the HARSVERT-A high voltage frequency converter at pan gang vanadium steel converter area of basic usage,and the tally,maintenance personnel to deal with the problem of the failure of.From the principles of main structure and improve the high pressure frequency converter,common fault,experience,and safety operation of converter is analyzed area and improve the fault diagnosis method of the high voltage frequency converter technology provides the theory support for the tally,maintenance personnel and practical experience.

HARSVERT-A high voltage frequency converter power unit;human-computer interface;common fault;experience of failure

TF341 TM92

:B

1001-5108(2015)03-0045-06

孫鵬,電氣自動化工程師,主要從事點檢維護工作。