基于港口機械中的變頻器故障問題探析

王昌盛，陳艮樂

（1.上海振華重工港機通用裝備有限公司，上海 201913；2.上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

基于港口機械中的變頻器故障問題探析

王昌盛1，陳艮樂2

（1.上海振華重工港機通用裝備有限公司，上海 201913；2.上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

作為現代電力傳動的重要應用技術，變流變頻調速技術得到了人們的廣泛關注。但傳統的變頻器運行中存在著一些弊端，主要包括操作時間有限、使用年限較低、故障處理技術不強等等。針對以上問題，工作人員應該根據目前的實際情況，改進電力系統的應用問題，將現代化的故障分析理論應用于其中。因此，本文從港口機械變頻器的常見故障出發，對其技術方式進行分析。

港口；變頻器；故障

近幾年來，電力系統的規模越來越大，控制方式也朝著集成性、穩定性、動態化的方向發展。同時，現代化變頻理念的應用使得總體的輸出功率提升，調速范圍也愈加廣泛。它不僅能夠達到節省電力資源的目的，也實現了機械能與電能的轉換，使系統的可靠性增強。

1 港口變頻調速器的系統設計方式

港口變頻調速器的系統設計方式主要根據以下幾點來完成：第一，從控制類型上來看，它可以分為直流、交流兩種調速系統。由于直流控制中心的系統構件復雜，分配方式沒有定向性。因此，其生產與維修成本也非常大。一般情況下，港口機械在電力運行中通常采用的是交流變頻調速機。它是以電阻調速作為控制中心，將轉子串聯系在一起的低速耗能方式。它的優勢在于對系統超速運行的過程進行制動，并以能量的驅動為內部規劃方式，實現起升運行。第二，就變頻調速機的運行特點來講，不同的形式有著不一的體現。首先，就能耗制動調速來看，它主要是根據重載的速度來體現上升或者下降。但直流電源要依照電機的類型而定，沒有一個具體的評判標準。其次，就渦流制動器調速方式而言，它的線路復雜，成本較高。如果采用閉環控制才能夠使運行速度得到穩定，并將調速范圍擴大，實現調速的無級化。從其特點上可以看出：變頻調速的優勢還是非常明顯的。它能夠在特點的運行范圍內，對港口機械的重載量進行整合。同時，系統有著良好的控制中心，可以將電力系統的運行狀況以數據的形式發送到服務終端，令現場復雜的工況傳輸到相應的頁面，體現動態響應性。

2 變頻器常見的故障分析

2.1 變頻器充電起動電路故障

電壓型變頻器為通用的變頻機，其工作方式相對簡單，可以實現系統的動態化。一般來講，電源的初始狀態會以交變的形式呈現出來，通過直流轉換來完成電流的輸出工作。交、直流電的變換是以“整流”的方法來實現的。由于電力系統的總體負荷量是不變的，系統會在此區間進行過運作，并對總能量進行總結，使過多的一部分流出，達到動態調和的目的。因此，調速后的三相交流電會變為三相橋式逆變電路，承擔一部分工作負載。但在系統初期運行中，通常由一個變電器來控制系統兩端的啟動裝置，在電流、電阻間充當著轉換的角色。電力會先統一集中到一個點，再完成路徑的分化。但在瞬間電力獲取的同時，繼電器的控制系統很容易因負載過重而出現燒壞電路的情況，使得晶閘管短路，令電阻的調和方式出現問題。而針對這種情況，直流母線電壓故障會在變頻器報警中心處顯示出來，來引起工作人員的重視。事實上，當地電源流動頻繁時，不同電路的觸電線就會變得相對凌亂，兩接口也會出現連接不暢等問題，以晶閘管為控制平臺的電阻值會變大或者縮小，并向著不同的方向傳送，導致系統不穩定。

針對以上問題，工作人員應該在啟動中運用“循序漸進”的原則，注重對兩側開合電源的控制，將觸電之間的距離擴大，避免因電流調速不當而出現的體制失衡問題。同時，要定期的更換晶閘管、開孔機等常用部件，保持系統附件之間的工作效率，并在相互協作的條件下執行。

2.2 變頻機無法高速運行，但無故障顯示

這種故障的處理方式是相對復雜的，但通常在個別變速器中體現出來。簡而言之，當系統處理終端正常運行時，變頻機的處理速度卻逐漸減慢，工作人員無法將器件的具體狀態調用到高速轉和平臺中。如果按照相應的順序對系統內部進行檢驗，則會發現監控終端顯示變頻機的服務狀態良好，相關參數的設定也十分正常。針對這種情況，工作人員要對以直流母線的運行規律為主，對兩側的變壓器進行測試，找到檢測終端的相位變換規律。這種故障發生的原因多是由于開關閘門的工作效率變低所引起的。在港口機械運行高峰期間，母線電壓的速度會提升，使電流集中在一個方向，并出現瞬間過熱的情況。在實際的變頻器運行中，母線會對負載電力進行分配，并設定電壓的上限。一般來講，如果母線電壓超過1000V或者低于400V，則變頻器會始終處于“低迷”的狀態，沒有相應的沖擊力來促進中心系統的運行，也缺少一定的抗負載構件，才會使得低電壓的故障發生。

2.3 變頻器顯示過流

作為變頻器的中的常見問題，顯示過流的故障分析過程也相對簡單。當系統中出現這種問題時，工作人員應該首先對電力運行中心的顯示器進行檢查，看變頻器的調速頻率是否過于頻繁，運行時間是否過長，負載量是否過大。如果以上情況都不存在，則可以以電流兩側的輸出節點為操作紐帶，查看邊際的連接情況是否異常，是否有過流的現象。如果出現了此問題，工作人員要對電力觸點的位置進行調和，并擴大兩構件之間的距離，避免運行中產生的摩擦現象。同時，如果與觸點無關，工作者要看以IPM模塊為檢查重點，根據檢測系統中所顯示的數據來判定過載、過熱、缺相、短路等情況，分析保護功能是否開啟。如果監測信號呈現出不規律的運行的狀況，模塊之間的聯系也會斷開，最后導致大量的電流沖破微控制中心的監督，并顯示在測試板塊當中。

2.4 變頻顯示過壓故障

變頻顯示過壓故障在系統運行中也是較為常見的。它主要表現在以下幾個方面：第一，這種故障的出現一般是由天氣變幻所引起的。如果一段時間內雷雨頻發，氣候異常，則會在一定程度上影響變頻器的工作狀態。一方面，雷電的出現容易導致“跳閘”情況的發生。由于電力系統中兩側的檢測器以直流的方式工作，使兩觸電的轉換路徑受到限制。當轉子運行速度變低時，系統會因速度減慢而跳閘。另一方面，變頻機中的電力負載量較大，在電壓、電阻的驅動下容易出現過于集中的情況。如果系統中構件受到緩沖力的影響，使電流的轉換不靈活，則相應的制動功能會停止，電壓輸出頻率的運行路徑混亂。同時，如果在變頻器停止運轉的過程中，電機構件的位置就要進行重組，系統會將線性下降的幅度體現出來，并作為能量的變換方式予以輸出。這時變頻器會將機械能轉換為電能，系統則無法對兩側的電流進行規劃，會出現一端電容吸收量過高的情況，并導致母線的劃分方式混亂。

對于這種故障，工作人員一般會將電流以“模塊”的形式呈現出來，并找出其中的運行規律，對參數進行設定。如果發現制動電阻與電壓不成比例，則應該加快單元的分化速度，并將“自由停車”設置為變頻器的停止方式，來達到內部故障處理的目的。

2.5 變頻器顯示過載，電機過熱

一般來講，如果變頻器顯示過載，則說明電機的運行時間過長從而出現了內部系統過熱的現象。通常條件下，它是由電機參數設置異常所引起的負載情況。工作人員必須要對電機主體進行檢查，并依照具體狀態來判斷是否應該更換轉換器。如果變頻機構件的安裝形式良好，則要以系統中的傳感器為重點分析對象，看內部的連接位置是否正確，運行速度是否得當。如果工作人員沒有對新變頻器的運行參數進行設定，則傳感器在數據收集時就失去了相應的標準，其中電流、電容量、電阻值很容易超出一定的負荷，使機身過熱。同時，如果以變頻載波系統為主體的參數過大，則說明波動的頻率會上升，進而令電機呈現出過載的現象。

3 變頻調速對港口機械的有效影響

變頻調速器在港口機械控制中是必不可少的。第一，變頻機能夠根據機械的標準和工作狀態進行調節，在效率提高的情況下使工作范圍得到延伸。第二，它使得交直流點電的變換形式更加完善，采用磁通矢量控制技術對信號進行隨時感應，并使其逐一傳遞出去。第三，體現能量的保護功能。系統可以利用變頻機將電力回路控制在限定的空間內，并對負載情況進行調和，避免信號對機械的干擾，使起重機的靈活性更強。

4 結語

綜上所述，若想使得港口機械能夠得到有效的應用，變頻器的使用與故障分析相對重要。工作人員要從問題的本質出發，利用相應的通信設備對交變電流進行檢測。同時，變頻調速對器的應用也有利于能源的節約，使工作效率得到提升，為港口工作的長遠發展創造有利條件。

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