變頻器在水泵中的應(yīng)用及常見故障處理

尚繩義

（太原供水集團(tuán)有限公司草坪制水分公司，山西 太原 030027）

變頻器在水泵中的應(yīng)用及常見故障處理

尚繩義

（太原供水集團(tuán)有限公司草坪制水分公司，山西 太原 030027）

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，變頻器以其高效的調(diào)速性能和節(jié)能優(yōu)勢受到廣大用戶的青睞和好評。太原供水集團(tuán)有限公司順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，結(jié)合實(shí)際工作需求，對所轄水廠進(jìn)行了技術(shù)改造，引進(jìn)了各種系列的變頻器用于水泵的控制，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。在長期的工作實(shí)踐中積累了豐富的變頻器維修實(shí)例，以期為今后的工作提供參考。

變頻器；供水質(zhì)量；供水系統(tǒng)；變頻控制系統(tǒng)

隨著城市供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的不斷提高，利用先進(jìn)的水泵控制技術(shù)，配套高性能、高節(jié)能的變頻控制系統(tǒng)已經(jīng)成為供水系統(tǒng)的必然趨勢。

1 變頻器在水泵中的應(yīng)用

根據(jù)調(diào)速公式n=60f/p不難看出，f（頻率）的變化與n（轉(zhuǎn)速）有著直接的關(guān)系，通過改變f（頻率）而調(diào)整n（轉(zhuǎn)速），目前被認(rèn)為是最佳的調(diào)速方式。目前使用的變頻器主要采用交-直-交的方式，即先將單相或三相交流電壓通過整流器（由6個(gè)二極管組成的全波整流橋）轉(zhuǎn)換成直流電壓AC→DC，再把直流電壓通過逆變器（由6個(gè)IGBT組成）轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電壓DC→AC。

變頻器主要由3三件組成：主電路部分（整流器、平波回路、逆變器）、控制電路部分（運(yùn)算電路、檢測電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路）、功率部件。

2 變頻器的優(yōu)點(diǎn)及節(jié)能作用

2.1 軟啟動(dòng)

采用變頻器后，由于頻率的平滑改變，轉(zhuǎn)速由0平滑上升最終達(dá)到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，因此，電機(jī)電流平滑無沖擊，減少了啟動(dòng)電流對電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命。

2.2 降低無功功率

由于變頻器內(nèi)部有大容量的濾波電容，使得功率因素接近1，提高了有功功率，使用變頻器后，不再設(shè)置無功功率的補(bǔ)償設(shè)備，既提高了功率因素，又減少了設(shè)備的投資。

2.3 控制簡便，自動(dòng)化程度高

可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)功能轉(zhuǎn)換，頻率可任意調(diào)節(jié)，運(yùn)行平穩(wěn)可靠；可實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán)控制，可與PLC相連，自動(dòng)化控制變頻器運(yùn)行。

2.4 節(jié)能

根據(jù)需要設(shè)定頻率，水泵中一般可根據(jù)壓力和流量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)?shù)陀诠ゎl運(yùn)行又能滿足供水需求時(shí)，就能起到節(jié)能效果；設(shè)置V/F曲線為二次曲線時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)節(jié)能，具體如圖1所示。從圖1中可知，當(dāng)運(yùn)行頻率f=25Hz時(shí)，V1遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于V2，根據(jù)電度數(shù)公式電量=U×I×T，當(dāng)電流I、時(shí)間T一定，U較小時(shí)，使用的電量較少。因此，二次方V/F曲線輸出電壓低，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。

圖1 二次曲線

3 常見故障及處理方式

變頻器發(fā)生的故障分為外部故障、內(nèi)部故障。判斷出外部或內(nèi)部故障后，在維搶修變頻器時(shí)可縮小檢查范圍，提高工作效率。以下是筆者在日常工作中遇到的部分常見故障及其處理方法。

3.1 變頻器報(bào)欠電壓

故障原因?yàn)樽冾l器內(nèi)部問題或變頻器外部問題。

3.1.1 內(nèi)部問題

用萬用表測PN電壓（正常為530V），如果低于530V，再測三相RST。如果三相RST為380V，則確定主回路接觸器未吸合；如果三相RST低于380V，則三相輸入線路有問題。用萬用表測PN電壓正常，再測10V、24V，如果正常，則檢測電路有問題；如果不正常，則為開關(guān)電源故障。

如果上電沒反應(yīng)不報(bào)警，運(yùn)行才報(bào)，則可能是整流橋失效；如果在負(fù)載加重時(shí)報(bào)欠電壓，則需實(shí)時(shí)檢測，可能為大電容失效。

3.1.2 外部問題

變壓器到變頻器的線過長導(dǎo)致線損，需要加裝電抗器；空氣開關(guān)到變頻器的接線柱松動(dòng)。

3.2 變頻器上電后跳閘

故障原因?yàn)樽冾l器內(nèi)部問題或變頻器外部問題。

3.2.1 內(nèi)部問題

用萬用表對RST兩兩間測量，如果阻值小于正常值，則變頻器短路；如果報(bào)過電壓保護(hù)，則為壓敏電阻擊穿。最常見的為整流橋擊穿，約占此故障的80%.

3.2.2 外部問題

變頻器輸入端不能使用帶漏電保護(hù)的空氣開關(guān)，否則會(huì)報(bào)此故障；外部設(shè)備漏電。

3.3 變頻器報(bào)過電流

故障原因?yàn)樽冾l器內(nèi)部問題或變頻器外部問題。

3.3.1 內(nèi)部問題

變頻器通電就報(bào)，則檢測電路互感器損壞；IGBT失效；驅(qū)動(dòng)板損壞；電容失效。

3.3.2 外部問題

甩開變頻器聯(lián)接電機(jī)的線，看是否報(bào)故障，不報(bào)即為電機(jī)故障或負(fù)載過大（漏電、短路、絕緣故障）；變頻器啟動(dòng)才報(bào)，可能為加速時(shí)間短（拆開電機(jī)，測量啟動(dòng)后電流，如果較大，則加裝電抗器）；變頻器出線到電機(jī)之間大于50m，需要串電抗器。

3.4 變頻器上電沒有反應(yīng)（黑屏）

故障原因?yàn)樽冾l器內(nèi)部問題或變頻器外部問題。

3.4.1 內(nèi)部問題

用萬用表測RST有電，如果PN無電，則主回路故障（檢查接觸器、預(yù)充電電阻是否損壞）；用萬用表測RST有電，如果PN有電，則開關(guān)電源故障（開關(guān)電源電壓不足也可能導(dǎo)致無反應(yīng)，可通過測量24V、10V測得電壓是否充足；主回路中整流橋全燒（比較少見）。

3.4.2 外部問題

用萬用表測量RST，如果沒電，則屬于外部問題；顯示屏損壞。

3.5 變頻器面板忽亮忽滅

此故障原因可能為變頻器內(nèi)部存在問題。

開關(guān)電源二次側(cè)負(fù)載有短路，開關(guān)電源采取電流保護(hù)（比如小變頻器的風(fēng)扇發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)），此時(shí)，測量控制端子0～24V或0～10V的電壓擺動(dòng)情況。

3.6 變頻器報(bào)過熱故障

此故障的原因可能有2種，即變頻器內(nèi)部問題和變頻器外部問題。

3.6.1 內(nèi)部問題

檢測電路故障，比如溫度傳感器等；內(nèi)部散熱風(fēng)扇故障。

3.6.2 外部問題

設(shè)備過熱超出風(fēng)扇散熱范圍；周圍環(huán)境溫度高。

3.7 變頻器面板顯示亂碼、大功率問題

變頻器面板顯示亂碼或施耐德變頻器面板顯示大功率的問題的原因?yàn)樽冾l器內(nèi)部存在問題，即CPU主板儲(chǔ)存芯片故障，導(dǎo)致參數(shù)丟失。

3.8 液位壓力顯示與實(shí)際值相差較大

此故障的原因可能為變頻器外部問題，即變頻器產(chǎn)生了電磁干擾，需逐項(xiàng)找到問題所在：①三相輸入、三相輸出電纜用屏蔽電纜，屏蔽層接地；②三相輸入套磁環(huán)，繞數(shù)圈；③三相輸入串電磁濾波器；④控制線使用屏蔽線，屏蔽層接地；⑤控制線與三相輸入、輸出線分線槽；⑥控制線與三相輸入、輸出線在一個(gè)線槽內(nèi)要距離10cm以上；⑦控制線與主回路線應(yīng)交叉垂直；⑧控制線要套鋼管；⑨控制線不要用多芯線；⑩通訊線用雙絞線，帶屏蔽層，屏蔽層接地（通常單端接地，如果不可行，則雙端接地）；?液位儀故障或安裝位置不正確。

3.9 變頻器突然停止運(yùn)行，不報(bào)故障

此故障原因一般為變頻器外部問題，應(yīng)檢查啟動(dòng)回路中中間繼電器的自鎖裝置（直接采用短接觸點(diǎn)與24V連接，或改為面板控制，如果問題解決，則可以確定是該繼電器存在問題）；電磁干擾；面板插頭接觸不良。

3.10 變頻器停車時(shí)，常報(bào)過電壓

故障原因?yàn)樽冾l器內(nèi)部問題或變頻器外部問題。

3.10.1 內(nèi)部問題

如果RST、PN正常，測得10V、24V不正常，則是開關(guān)電源故障；如果RST、PN正常，測得10V、24V正常，則是檢測電路問題；如果只在停車時(shí)出現(xiàn)問題，則是減速時(shí)間過短導(dǎo)致的回饋電流，可將減速時(shí)間延長或外接制動(dòng)電阻。

3.10.2 外部問題

如果RST、PN電壓較高，則是外部存在問題。

4 結(jié)束語

變頻器應(yīng)用于水泵中，具有操作簡單、可靠性高、抗干擾性強(qiáng)、供水壓力恒定和節(jié)能高效的優(yōu)點(diǎn)。要想優(yōu)質(zhì)、高效地完成產(chǎn)供水任務(wù)，變頻器的安全使用是重中之重，因此，熟練地將日常工作中遇到的變頻器的各種故障分析并處理，是從事變頻器在水廠應(yīng)用中的維修工作人員的必備技能。

〔編輯：張思楠〕

TM921.51

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.17.145

2095－6835（2017）17－0145－02

尚繩義（1970—），男，主要從事變頻器在水廠應(yīng)用中的維修工作。