變頻器在離子膜燒堿生產(chǎn)中常見問題及分析

李久旺（山東茌平信發(fā)華興化工有限公司，山東聊城252100）

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變頻器在離子膜燒堿生產(chǎn)中常見問題及分析

李久旺
（山東茌平信發(fā)華興化工有限公司，山東聊城252100）

摘要：分析了變頻器在實(shí)際生產(chǎn)中易出現(xiàn)的問題并采取了有針對性的防范措施。

關(guān)鍵詞：變頻器；常見問題；故障；防范

1　概述

變頻器是半導(dǎo)體元器件的通斷作用將工頻電源變換為另一可控頻率的電能控制裝置，在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)由于化工生產(chǎn)環(huán)境的特殊性以及設(shè)置環(huán)境的不合理，極容易造成半導(dǎo)體元器件工作的不力，致使變頻器時(shí)常誤動(dòng)作甚至發(fā)生故障，從而影響變頻機(jī)泵的正常生產(chǎn)運(yùn)行。經(jīng)最近幾年生產(chǎn)情況的綜合分析，燒堿化工企業(yè)變頻器普遍常見的問題主要有安裝環(huán)境（振動(dòng)、噪聲、高溫粉塵等）不合理、外部的電磁感應(yīng)干擾、電源異常、靜電雷擊及感應(yīng)雷電、電源高次諧波等因素，現(xiàn)就以上問題因素逐一分析。

2　安裝環(huán)境

在燒堿化工企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，有時(shí)不能完全達(dá)到變頻器的安裝使用環(huán)境要求，生產(chǎn)現(xiàn)場或多或少存在不同程度的振動(dòng)、噪聲、高溫、粉塵，潮濕等有害因素，這些因素會(huì)對變頻器的正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾。振動(dòng)通常是由于電機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩及機(jī)械系統(tǒng)的共振引起的，特別是當(dāng)脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械共振點(diǎn)恰好一致時(shí)更為嚴(yán)重；噪聲通常分為變頻裝置噪聲和電動(dòng)機(jī)噪聲，對于不同的安裝場所應(yīng)采取不同的處理措施：如變頻器在調(diào)試過程中，在保證控制精度的前提下，應(yīng)盡量減小脈沖轉(zhuǎn)矩成分；調(diào)試確認(rèn)機(jī)械共振點(diǎn)，利用變頻器的頻率屏蔽功能，使這些共振點(diǎn)排除在運(yùn)行范圍之外；由于變頻器噪聲主要有冷卻風(fēng)扇及電抗器產(chǎn)生，應(yīng)盡可能選用低噪聲器件，以減少噪聲的產(chǎn)生。

在特殊情況下，若確實(shí)無法滿足或消除這些影響因素，必須盡量采取以下抑制措施。

（1）振動(dòng)是對電子器件造成機(jī)械損傷的主要原因，對于振動(dòng)沖擊較大的場合，為防止因螺絲松動(dòng)線頭脫落，應(yīng)采用橡膠等避振措施；

（2）潮濕、化工腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應(yīng)對控制板進(jìn)行防腐防塵處理，并采用全封閉式三防結(jié)構(gòu)柜體；

（3）溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導(dǎo)體器件，應(yīng)根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件避免日光直射或安裝空調(diào)，注意控制并維持變頻器室內(nèi)溫度；定期檢查清理變頻器的空氣濾網(wǎng)及冷卻風(fēng)扇。對于特殊的高寒或高溫場合，為防止微處理器因溫度過低或過高導(dǎo)致變頻器不能正常工作，應(yīng)采取設(shè)置空間制熱制冷等必要措施。

3　外部的電磁感應(yīng)干擾

如果變頻器周圍存在電磁感應(yīng)的干擾源，將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路元器件的誤動(dòng)作，造成變頻器工作不正常或停機(jī)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞變頻器；在企業(yè)經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下，可以考慮選擇自身抗干擾能力強(qiáng)的變頻器。

在提高變頻器自身的抗干擾能力固然重要，但由于受變頻器成本的限制，在外部采取抑制措施，消除干擾源顯得更合理、更必要、更經(jīng)濟(jì)。可以通過以下幾項(xiàng)措施對電磁感應(yīng)干擾實(shí)行綜合治理。

（1）單獨(dú)設(shè)置變頻器配電室，遠(yuǎn)離其他常規(guī)配電設(shè)施，電纜、接地獨(dú)立敷設(shè)等；

（2）變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上需加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如R-C阻容吸收裝置；

（3）盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主線路分離分開走線，此項(xiàng)尤為重要，效果也十分明顯；

（4）各控制電纜采用屏蔽線的回路，必須嚴(yán)格按規(guī)定規(guī)程進(jìn)行，若線路較長，應(yīng)采用合理的中繼方式；

（5）變頻器接地端子應(yīng)按規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行，設(shè)置專門接地點(diǎn)，必須確保不能同電焊、動(dòng)力接地混用；

（6）變頻器輸入端安裝電磁感應(yīng)濾波器，避免由電源進(jìn)線引入干擾等。

4　電源異常

電源異常通常表現(xiàn)為多種形式，一般大致可分缺相、短路、電壓波動(dòng)（過高或過低），有時(shí)也出現(xiàn)混合形式。無論哪種情況出現(xiàn)，這些異常現(xiàn)象的主要原因多半是輸電線路因外力及環(huán)境因素等造成的，如雷擊、雷電流侵入等；有時(shí)也因?yàn)橥还╇娤到y(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)對地短路及相間短路而造成；另外在除電壓波動(dòng)外，有些電網(wǎng)或自行發(fā)電單位，也會(huì)出現(xiàn)頻率波動(dòng)，并且這些現(xiàn)象有時(shí)在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)，為保證設(shè)備的正常運(yùn)行，對變頻器供電電源也提出相應(yīng)要求。

（1）如果附近有直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)和大功率電機(jī)等設(shè)備，為防止這些設(shè)備投入時(shí)造成短時(shí)間內(nèi)電源電壓降低，在條件允許的情況下，應(yīng)將其電源與變頻器供電系統(tǒng)分離，以減小相互影響；在條件不允許時(shí)可以改變電機(jī)起動(dòng)方式，如直接起動(dòng)改為星三角起動(dòng)、軟啟動(dòng)等；或按由大到小的順序延時(shí)錯(cuò)開啟動(dòng)等方式盡可能減少對供電系統(tǒng)電源電壓的影響。

（2）對于要求瞬時(shí)停電后仍能繼續(xù)運(yùn)行的電機(jī)，除選擇工作范圍寬的變頻器外，還可在變頻器或其外部控制回路采用瞬停補(bǔ)償自起方式，如設(shè)置變頻器參數(shù)使其能在規(guī)定范圍內(nèi)能自復(fù)位自起、對內(nèi)部故障自動(dòng)復(fù)位并保持連續(xù)運(yùn)行；加裝晃電自啟動(dòng)裝置使其能躲過電源電壓瞬時(shí)停電或大幅波動(dòng)，以及加裝多臺(tái)變頻一鍵復(fù)位、一鍵啟動(dòng)等措施，當(dāng)電壓（電源）恢復(fù)后，確保變頻電機(jī)在最短的時(shí)間內(nèi)仍能繼續(xù)保持運(yùn)行。

（3）電源缺相，由于半導(dǎo)體元件二極管、晶閘管等輸入及使用單相控制電源的變頻器，雖然在缺相狀態(tài)也能繼續(xù)工作，但變頻器內(nèi)整流器中個(gè)別器件會(huì)發(fā)生電流過大及電容器的脈沖電流過大，若長期運(yùn)行將對變頻器的壽命及可靠性造成不良影響，嚴(yán)重者甚至?xí)龎淖冾l器，故不允許變頻器在電源缺相運(yùn)行，一旦電源發(fā)生缺相，則應(yīng)及早檢查處理并消除缺相原因，同時(shí)變頻器也應(yīng)能迅速自動(dòng)停止運(yùn)行。

5　靜電、雷擊、感應(yīng)雷電

雷擊或感應(yīng)雷擊形成的沖擊電壓、電源系統(tǒng)一次側(cè)帶有真空斷路器在斷路器分合時(shí)產(chǎn)生較高的沖擊電壓及變壓器一次側(cè)開關(guān)故障斷開時(shí)，會(huì)通過耦合在二次側(cè)形成很高的電壓沖擊尖峰等，這些沖擊電壓都極有可能會(huì)造成變頻器的燒壞、損壞。

為防止因沖擊電壓而造成過電壓損壞變頻器，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件，保證輸入電壓不高于變頻器主回路所允許的最大電壓；當(dāng)使用真空斷路器時(shí)，應(yīng)盡量在沖擊形成前采用追加RC阻容浪涌吸收器；若變壓器一次側(cè)有開關(guān)，應(yīng)在保護(hù)控制時(shí)序上保證開關(guān)動(dòng)作前先將變頻器斷開。

6　電源高次諧波

由于目前的變頻器幾乎都采用PWM控制方式，這樣的脈沖調(diào)制形式使得變頻器運(yùn)行時(shí)在電源側(cè)產(chǎn)生高次諧波電流，并造成電壓波形畸變，對電源系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，通常在電動(dòng)機(jī)與變頻器之間合理設(shè)置交流電抗器，減小因PWM調(diào)制方式造成的高次諧波。

具體處理措施：采用專用變壓器對變頻器供電，與其他供電系統(tǒng)分離；在變頻器輸入側(cè)加裝濾波電抗器或多種整流橋回路，降低高次諧波分量，對于有進(jìn)相電容器的場合因高次諧波電流將電容電流增加而造成發(fā)熱嚴(yán)重，要必須在電容前串接電抗器，以減小諧波分量，同時(shí)要對電抗器的電感合理分析計(jì)算，避免形成LC振蕩。

另外應(yīng)注意，在對于現(xiàn)有電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造時(shí)，由于自冷電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)冷卻能力下降會(huì)造成電機(jī)過熱。此外，因?yàn)樽冾l器輸出波形中所含有的高次諧波勢必增加電機(jī)的鐵損和銅損，因此，在確認(rèn)電機(jī)的負(fù)載狀態(tài)和運(yùn)行范圍之后，采取以下的相應(yīng)措施加以抑制：對電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)冷通風(fēng)或提高電機(jī)規(guī)格等級；更換變頻專用電機(jī)；限定運(yùn)行范圍，避開低速區(qū)，盡可能降低電機(jī)溫升。

7　結(jié)語

隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，變頻器調(diào)速在現(xiàn)代化工企業(yè)的應(yīng)用越來越普及，所占比重也會(huì)越來越大；為此做好變頻器設(shè)備自身的故障防范就顯得尤為重要。在做好變頻器故障防范的同時(shí)，避免由于變頻器的安裝使用而對其他設(shè)備產(chǎn)生影響，甚至導(dǎo)致其他設(shè)備故障，進(jìn)而擴(kuò)大生產(chǎn)系統(tǒng)的不利影響的事故同樣不可輕視。因此，對這些影響因素進(jìn)行分析和探討，并研究應(yīng)該采取哪些有效措施防范是非常必要的。

Common problems and analysis of frequency converter in production of caustic soda

LI Jiu-wang
（Shandong Chiping Xinfa Huaxing Chemical Co.，Ltd.，Liaocheng 252100，China）

Abstract：The common problems of frequency converter in the actual production were analyzed，and take targeted preventive measures.

Key words：frequency converter；common problem；fault；preventive measures

中圖分類號：TN773

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）02-0023-02

收稿日期：2015-11-30