变频调速连续给煤机的过载故障分析
1 变频调速的优点
1 . 1 协调电动机同步
生产流水线、自动分拣系统等连续给煤机由
于线路较长,通常采用几个电动机分段联合驱动。
采用变频调速技术后 ,电动机可以直接驱 动涡轮
减速器,简化了传动机构。1 个变频器对应 1个电
动机 ,选定其叶 1 1个变频 器为主变频器 ,以其转
速为基准,其他变频器随时微调输出的电压、电
流和频率,以适应所分担的负载的波动,保证分
段驱动的连续给煤机同步运转。
1 . 2 无级变速
变频器通过输出不同的电源频率来改变电动
机的转速,所以在允许范围之内,只要设定输出
频率,电动机就能以相对应的转速驱动给煤机。
1 . 3 节能
变频器通过输出不同的电源频率来改变电动
机的转速,通过输出不同的电源电压来改变电动
机的输出功率,而电流的大小则是由电动机的机
械特性决定的。通常生产流水线和自动分拣系统
等连续给煤机根据生产的需要改变速度时,电动
机的输出功率也会做相应的改变。以三相 3 8 0 V、
1 . 5 k W 的电动机配备 R e l i a n c e S P 6 0 o的变频器为
例,具体数据如表 1 所示。
表 1 变频器输出数据
输出频率/ H z 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0
输出电压/ V 1 4 5 2 1 7 2 9 1 3 8 0 4 1 5
输出电流/ A 3 . 0 3 . 0 3 . 0 3 . 0 3 . 0
l - 4 安全保护
变频调速系统一般有 4级安全保护功能,即
电动机过载保护、电动机过热保护、变频器过载
保护、熔断器。任何一项保护功能被启动,整个
系统都会 自动停机。其中电动机过载保护是最初
级别,也最常出现。
通常情况下,当启动前 3种保护功能时,故
障代号总是首先反映在相应的变频器上,同时,
整个系统在故障排除之前会停机,但真正的故障
原因并非由变频器引起。现场操作人员或者设备
维护人员往往习惯于在变频器上寻找排除故障的
突破口,盲 目地修改变频器中的参数,最后不仅
会扰乱变频器的程序配合,甚至还会将某些电器
元件烧毁。本文结合影响概率的大小和检验的难
易程度,按检验的先后顺序逐条分析能够引起电
动机过载的各种因素和处理方案。
2 过载故障分析与处理方案
2 . 1 检测电力供应是否合格
首先检查输入控制箱的电力是否为 3 8 0 V±
2 %。如果供应到变频器的电压较低,其输出电压
也会低于理论输出值,从而影响电动机的输出功
率。根据电动机的机械特性,电动机会通过增加
电流补偿功率。电流持续增加到一定程度时就能
启动变频器的电动机过载或者过热安全保护功能。
以三相 3 8 0 V、1 . 5 k W 的电动机配备 R e l i a n c e
s P 6 0 0的变频器为例,根据经验,在额定负载下, 变频器在输入电压高于 3 6 5 V时还能工作,低于
3 6 0 V时就会每 l 0~1 5 m i n启动 1次电动机过载或
者过热安全保护功能。
解决办法就是调整上级变压器的输出电压或
者在控制箱前串联 1个稳压器,满足变频器对额
定电压的要求。
供应电源是引起电动机过载或者过热的第一
隐性元凶,特别是在用电高峰期或者用电量超负
荷的企业里经常发生。电动机控制系统的过载或
过热保护功能级别较低时,对低电压反应不灵敏,
在烧断熔断器或者烧毁电动机之前,工作人员一
般注意不到潜在的隐患。
2 . 2 检测三相电压是否平衡
如果输入控制箱的电压三相不平衡,即变频
器的输入电压不平衡时,其输出电压也会三相不
平衡,因为变频器只会按相同比例改变三相输出
电压值。这样不平衡的电压作用到电动机上,结
果是降低电动机输出功率和引起电动机过热,从
而启动变频器的电动机过载或过热安全保护功能。
根据成本大小,解决办法有 3种: ( 1 )寻找
最近的三相平衡的电源,铺设 1条专用电缆线;
( 2 )在上级变压器用电容平衡三相电源;( 3 )调
整影响三相不平衡的线路。
三相电压不平衡是引起电动机过载或过热的
第 2隐性元凶,特别是在线路规划不合理的企业
里经常发生。
2 . 3 清理链条和轨道,降低沿程摩擦阻力
除带式给煤机外的连续给煤机,其结构基本
都是由输送链条带动作业工属具实现连续输送。
链条在轨道内穿行时,一般采用润滑脂或者稀油
润滑。空气中的灰尘或者粉尘粘附到润滑脂或者
润滑油中,会逐渐形成油垢,增大摩擦系数。一
般的生产流水线或者 自动分拣系统的连续给煤机
都是数百米甚至上千米长,油垢产生的沿程摩擦
阻力累加起来不可轻视,严重时甚至能超过作业
负载。所以要定期清理轨道和链条。
另外,对于采用脂润滑的设备,在冬季或者
低温时,因润滑脂粘度的变化引起的摩擦系数增
大,应该适时选用不同粘度的润滑脂。
对于轮子在轨道或地面上滚动而不需要润滑
的情况,由于静电作用,通常轮子在轨道或者地
面轧过的轨迹上会积一层灰尘或粉尘,形成的沿
程摩擦阻力累加起来不可轻视,需定期清除。
2 . 4 排除或降低机械故障引起的负载
一
般机械故障引起的负载可以分成机械传动
异常引起的卡死和机械磨损引起的阻力 2类。因
机械传动异常引起的卡死而导致的电动机过载是
在设备运转过程中随机出现的,只要找到根源并
排除就可以使设备恢复正常运转。机械磨损引起
的阻力是逐渐增大的,增大到一定程度便能引起
电动机过载保护,这类情况主要靠平时的设备保
养来降低额外负载的产生。
2 . 5 提高抗负载能力系数
通常变频调速控制系统都会有一个抗负载能
力系数,该系数取值范围一般为 1 . O~ 2 . O ,基本
上出厂值为 1 . O 。只有因各零件的磨损和其他摩擦
阻力的增加而造成不可避免的负载增加时,才适
当放大抗负载能力系数,以满足克服阻力的需要。
一
般需要提高该系数的工况是:设备经过2~
3年运转后,尽管电力和保养都很正常,且使用条
件与此前基本相同,但偶尔会出现电动机过载保
护,这时适当提高抗负载能力系数即可。
2 . 6 变频器的同步协调功能失效时,排查工作先
从 PLC着手变频器协调电动机同步运转的原理是:P L C
选定其中的 1个变频器的模拟数据为基准,分析
其他变频器反馈的模拟数据后,促使其他变频器
即时微调输出的电源频率、电压和电流,以适应
所分担的负载的波动,使分段驱动的连续给煤机
同步运转。变频调速电路简图见图 1 。 多 台 电 动 机 联 合 驱 动 的 系 统 里, 1 个 变 频 器 对应 1个电动机,正常情况是以被选定的主变频
器数据为基准,其他变频器随时微调输出的电源频率、电压和电流,直观表现是在变频器的显示
屏上,电压、电流和频率的数值一直在不停地上
下波动。
如果电动机过载保护经常随机发生在任意一
个电动机上,而这些变频器的显示屏上电压、电
流和频率的数值基本上不变、变化缓慢或者变化
没有规律。则表明这些电动机没有协调动作。应
该由专业人员检测 P L c及其驱动程序。如果 P L c
的驱动程序是储存在 s I M卡内,千万不能用读卡
器去复制它,否则厂家预设的技术保护程序会毫
不留情地把驱动程序自动销毁。
2 . 7 变频器输出不正常时。排查工作从变频器
着手 ‘
如果某台变频器输出值总是大于或小于其他
变频器的输出值,甚至没有功率输出,就会引起
保护功能发生在其本身或其下游的电动机上,应
该由专业人员对该变频器进行检测。
2 . 8 各变频器正常输出时,加载后电动机的抗载
能力却很低。排查工作可从变频器参数着手变频器输出正常,但电动机抗负载能力却低
于以前。这种现象一般是由变频器的参数设定不
合理或者不慎改动了某些参数造成的。由于调整
系统功能而需要修改参数时,最好由专业人员或
者在专业人员的指导下修改相关参数。
对于修改参数的建议: ( 1 )不要轻易改动主
变频器参数,因其会靠一些专有参数行使特殊功
能; ( 2 )每次改动参数都要作记录,以便于恢复
原始数据和供专业人员判断故障时参考。
3 结论
根据以上分析可以看出,变频器功能齐全,
安全耐用,有独到的系统保护功能,不会轻易发
生故障。即便系统有了故障,虽然是反映在变频
器上,但故障根源往往在其他地方,很少由变频
器引起,所以尽量不要轻易改动其原始参数。