變頻調速系統(tǒng)的多目標故障診斷與容錯控制

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8.2 變頻調速系統(tǒng)調試

8.2.1 變頻器的靜態(tài)調試

（1）靜態(tài)調試前檢查

靜態(tài)調試前檢查的主要項目有：

①盤柜的外觀檢查：在送電之前，先目測觀察控制柜外表有無撞擊痕跡，柜內一次、二次設備元器件有無人為損壞、連接正確性、各元器件之間的電纜連接是否牢靠、控制線路接頭是否松動。各個電動機電纜連接是否牢靠，各相對地絕緣是否滿足標準要求。

②盤柜內及盤柜間二次回路接線檢查。

③通電前應進行系統(tǒng)的模擬測試。

④與廠家配合進行通電前對開關柜、電纜、變壓器、變頻器電動機整個系統(tǒng)的檢查確認。

（2）通電及參數(shù)設置

在完成上述靜態(tài)檢查無誤后，按變頻調速系統(tǒng)的調試方案的步驟送電至變頻器；通電后，先檢測三相電源是否缺相，電源是否穩(wěn)定，應在允許范圍內，觀察顯示器，并按產品使用手冊變更顯示內容，檢查有否異常。聽看風機運轉否，有的變頻器使用溫控風機，一開機不一定轉，等機內溫度升高后風機才轉。

進行變頻器帶電后的調試，技術參數(shù)的測試及設置。設置前先讀懂產品使用手冊，電動機能脫離負載的先脫離負載。變頻器在出廠時設置的功能不一定符合實際使用要求，因此需進行符合現(xiàn)場所需功能的設置。對矢量控制的變頻器，要按手冊設置或自動檢測。并在檢查設置完畢后進行驗證和儲存。

8.2.2 變頻器空載運行

變頻器帶機(即接上電動機)空載(即電動機不帶負載)調試，下列幾步至關重要。

（1）設置電動機的功率、極對數(shù)，以及確定變頻器的工作電流。

（2）壓/頻(U/F)工作方式的選擇包括最高工作頻率、基本工作頻率(即基底頻率)和轉矩類型等項目。

（3）按照變頻器使用說明書對其電子熱繼電器功能進行設置。

（4）將變頻器設置為自帶鍵盤操作模式，按變頻器自帶的鍵盤的運行鍵、停止鍵，觀察電動機是否能正常地啟動、停止。將電動機所帶的負載脫離或減輕，作以下空載運行檢查：

①檢查進線和出線電壓，聽電動機運轉聲音是否正常，檢查電動機轉向反了沒有，反了首先要更換電動機接線校正。

②改變不同的運行頻率進行觀察，注意檢查電動機溫升情況及加減速是否平滑等。加速時間、減速時間的設置應滿足設備運行速度控制的要求，同時不應在正常加速、減速過程中出現(xiàn)變頻器過流過壓等跳閘現(xiàn)象。不能滿足升速要求應考慮加大變頻器容量；降速出現(xiàn)問題時，應選用制動單元。

③各頻率點有否異常震動、共震、聲音不正常，如有共震應使用變頻器跳頻功能，避開該點。

④按設置的程序從頭到尾試一遍進行確認。

⑤模擬日常會發(fā)生的操作，將各種可能操作做一遍確認無誤

⑥聽電動機因調制頻率產生的震動噪聲是否在允許范圍內，如不合適可更改調制頻率，頻率選高了震動噪音減小，但變頻器溫升增加，電動機輸出力矩有所下降，可能的話，調制頻率低一些為好。

⑦測量輸出電壓和電流對稱程度，對電動機而言不得有10%以上不平衡。

8.2.3 變頻器負載試運行

變頻器負載(即變頻器接上電動機并且電動機帶上負載)運行調試的檢查項目有：

（1）手動操作變頻器面板的運行停止鍵，觀察電動機運行停止過程及變頻器的顯示窗，看是否有異常現(xiàn)象。對于低速重負荷的恒轉矩負載，啟動時變頻器時常出現(xiàn)電流保護動作或位能負載出現(xiàn)溜車現(xiàn)象，均為啟動力矩不夠。解決的方法是提高低頻時的啟動力矩。應適當加大轉矩的提升值（實際為低頻電壓補償），提升轉矩過大會加劇電動機低速鐵芯過飽和引起電動機發(fā)熱。如果變頻器運行故障還是發(fā)生，應更換更大一級功率的變頻器。如果變頻器帶動電動機在啟動過程中達不到預設速度，可能有兩種情況：

①系統(tǒng)發(fā)生機電共震，可從電動機運轉的聲音進行判斷。采用設置頻率跳躍值的方法，可以避開共震點。一般變頻器能設置三級跳躍點。

②電動機的轉矩輸出能力不夠，不同品牌的變頻器出廠參數(shù)設置不同，在相同的條件下，帶載能力不同，也可能因變頻器控制方法不同，造成電動機的帶載能力不同；或因系統(tǒng)的輸出效率不同，造成帶載能力會有所差異。對于這種情況，可以增加轉矩提升量的值。如果達不到，可用手動轉矩提升功能，不要設置過大，電動機這時的溫升會增加。如果仍然解決不了問題，應改用新的控制方法，比如日立變頻器采用U/F比值恒定的方法，啟動達不到要求時，改用無速度傳感器空間矢量控制方法，它具有更大的轉矩輸出能力。對于風機和泵類負載，應減少降轉矩的曲線值。

（2）按正常負載運行，用鉗型電流表測各相輸出電流是否在預定值之內(觀察變頻器自顯示電流也可，兩者略有差別)。

（3）對有轉速反饋的閉環(huán)系統(tǒng)要測量轉速反饋是否有效，做一下人為斷開和接入轉速反饋，看一看對電動機電壓電流轉速的影響程度。

（4）檢查電動機旋轉平穩(wěn)性，加負載運行到穩(wěn)定溫升(一般3h以上)時，電動機和變頻器的溫度有否太高，如有太高應調整，調整可從改變以下參數(shù)著手：負載、頻率、U/F曲線、外部通風冷卻、變頻器調制頻率等。

（5）試驗電動機的升降速時間有否過快過慢，不適合應重新設置。檢查此項設置是否合理的方法是先按經驗選定加、減速時間進行設置，若在啟動過程中出現(xiàn)過流，則可適當延長加速時間；若在制動過程中出現(xiàn)過壓，則適當延長減速時間。

（6）試驗各類保護顯示的有效性，在允許范圍內盡量多做一些非破壞性的各種保護的確認。如果變頻器在限定的時間內保護仍然動作，應改變啟動/停止的運行曲線，從直線改為S形、半S形線或反S形、反半S形線。電動機負載慣性較大時，應該采用更長的啟動停止時間，并且根據(jù)其負載特性設置運行曲線類型。

如果變頻器仍然存在運行故障，應嘗試增加最大電流的保護值，但是不能取消保護，應留有至少10%～20%的保護余量。

（7）按現(xiàn)場工藝要求試運行24小時，隨時監(jiān)控，并做好記錄作為今后工況數(shù)據(jù)對照。

在手動負載調試完成后，如果系統(tǒng)中有上位機，將變頻器的控制線直接與上位機控制線相連，并將變頻器的操作模式改為端子控制。根據(jù)上位機系統(tǒng)的需要，進行系統(tǒng)調試。

8.2.4 低壓變頻器的調試

（1）空載檢查及參數(shù)予置

低壓變頻器可以在不接通主電源，而只接控制電源的情況下，檢查變頻器。小功率變頻器可以把主接線端子排上的短路片去掉，輸入380V電源，大功率變頻器一般都有控制電壓輸入端子，可用一電纜接人380V電源檢查變頻器（注意：接之前應將兩端子上與三相輸入相連的兩根線去掉），參照說明書，熟悉各個鍵盤的使用方法，即了解鍵盤上各鍵的功能，進行試操作，并觀察顯示的變化情況。按說明書要求進行“啟動”、“停止”等基本操作，觀察變頻器的工作情況是否正常，同時進一步熟悉鍵盤的操作。

上述模擬操作完成后，變頻器開機，頻率升至50Hz,，用萬用表（最好用指針式）測量三相輸出電壓應平衡。按照說明書介紹的方法對主要參數(shù)進行予置，較易觀察的項目如升速和降速時間、點動頻率、多檔轉速時的各檔頻率等，檢查變頻器的執(zhí)行情況是否與予置的相符合。

模擬操作和檢查完成后，變頻器停電，小功率的將拆下的短路片上回原處（注意上之前主回路上短路片的兩個端子要放電）。大功率的應將控制端子的兩根外接線去掉，并將原來的接線恢復。

（2）空載運行

檢查變頻器外接控制線接線是否正確和牢固可靠，變頻器的三相輸出先不接電動機線，給變頻器的三相輸入380V電源，啟動變頻器運行，檢查和測試變頻器空載運行情況。

（3）負載運行

經空載運行檢查和測試，證明變頻器是正常的，即可以帶負載運行了。變頻器的負載運行包括輕載試運行和重載運行，即正常運行。

試運行前一般都應檢測一下電動機的絕緣，絕緣電阻不能低于規(guī)范要求值。將變頻器的輸出接上電動機線，變頻器送電，由鍵盤啟動變頻器作以下試運行及試驗：

（1）點動或在低頻下試運轉。觀察電動機的正反轉方向，若是反轉，可利用變頻器的正反轉端子調整，或停電后調整變頻器的輸出接線進行調整。有的機械可能不允許反轉，這時就應當將電動機與機械的聯(lián)軸器拆開，點動電動機空轉，調整好轉向后再將聯(lián)軸器聯(lián)結好。

（2）起轉試驗。使工作頻率從0Hz開始漫漫增大，觀察拖動系統(tǒng)能否起轉。在多大頻率下起轉，如起轉比較困難，應設法加大啟動轉矩。具體方法有：加大啟動頻率，加大U/F比，以及采用矢量控制等。

（3）啟動試驗。將給定信號加至最大，觀察啟動電流的變化；整個拖動系統(tǒng)在升速系統(tǒng)中，運行是否平穩(wěn)。如因啟動電流過大而跳閘，則應適當延長升速時間。如在某一速度段啟動電流偏大，則設法通過改變啟動方式（S形、半S形等）來解決。

（4）停機試驗。將運行頻率調至最高工作頻率，按停止鍵，觀察拖動系統(tǒng)的停機過程。停機過程中是否出現(xiàn)因過電壓或過電流而跳閘，如有，則應適當延長降速時間。當輸出頻率為0Hz時，拖動系統(tǒng)是否有爬行現(xiàn)象，如有，則應加入直流制動。

（5）拖動系統(tǒng)的負載試驗。負載試驗的主要內容有：

①如fmax>fN，則應進行最高頻率時的帶載能力試驗，也就是在正常負載下能否帶得動。

②在負載的最低工作頻率下，應考察電動機的發(fā)熱情況。使拖動系統(tǒng)工作在負載所要求的最低轉速下，施加該轉速下的最大負載，按負載所要求的連續(xù)運行時間進行低速運行試驗，觀察電動機的發(fā)熱情況。

③過載試驗可按負載可能出現(xiàn)的過載情況及持續(xù)時間進行試驗，觀察拖動系統(tǒng)能否繼續(xù)工作。

調整完后，變頻器正式負載運行，一般應觀察24小時以上。

8.2.5 高壓變頻器的調試

高壓變頻器的調試步驟如下：

（1）將柜門上的隔離開關拉下，并將柜門上的“變頻啟動”按扭旋開，使其呈斷開狀態(tài)。送電后，用萬用表的高壓擋“2500V”檔測量三相輸入電壓（一定注意安全），應在規(guī)定的范圍內，并三相平衡，若不正確，應停電檢查供電電源。

（2）電源正常后，合上隔離開關閘刀，用萬用表檢測控制電源的220V電壓（測量里面的接線插盒即可）是否在規(guī)定的范圍內（220V±20%），若超出此范圍，應拉下高壓隔離開關的閘刀，調整控制變壓器的接頭，直至滿足要求為止。

（3）用一個單相插頭取一根線接在控制端子排的“C”端子上，另一頭的兩相插在接線盒上（老機型一根線接在“C”上，另一根線接在“D”上），合上隔離開關閘刀，變頻器應能送上控制電，面板上顯示“43.21”過幾秒鐘“PRO”燈亮（新機型），或只有“PRO”燈亮（老機型），若不顯示可將插頭反過來重新插入。

（4）面板顯示正常后，可檢查變頻器的控制功能是否正常。用萬用表檢測延時可控硅兩端的電壓（即延時電阻上的電壓），應在１.00Ｖ左右。將變頻器的“開/停機”開關打在“開機”位置，變頻器應能開機，調節(jié)“頻率調節(jié)”旋扭，變頻器頻率應從“2.00”升至“50.00”。用萬用表測量變頻器的三相輸出端子（這時應從變頻器一側測量，因柜子并沒有接通主電，變頻器的主接觸器沒有吸合），三相電壓應相互平衡，對中線也應相互平衡。電壓大致是2300V等級的三相電壓為15V左右，對中線為10V左右；1140V等級的三相電壓為9V左右，對中線為5V左右。若不平衡，應檢查柜子在運輸過程中有無掉線或其他問題。

（5）運行參數(shù)的設置。這包括變頻器參數(shù)和電動機保護儀參數(shù)的設置兩步：

①變頻器參數(shù)的設置。因變頻器出廠時一般是按2300V/125kW或1140V/75kW而設計的，因此應根據(jù)現(xiàn)場負載的要求重新設置，包括額定電流、過載保護電流，其他參數(shù)一般不需要修改。

②電動機保護儀的參數(shù)設置。電動機保護儀的參數(shù)包括欠載電流、過載電流、欠壓設置、過壓設置等。

參數(shù)的設置方法可參照相應的說明書進行，主要有兩種，BK-3型和BK-J1型。BK-3型的方法是在顯示器顯示“Ｐ”（剛送電或按四次“上檔”鍵）時，可對參數(shù)值進行修改。根據(jù)需要的數(shù)值，按相應的數(shù)字鍵，再按“上檔”或“下檔”鍵，最后按相應的功能鍵，即可完成參數(shù)值的修改。

BK-JI型的方法是在就緒畫面（剛送電或按四次“上檔”鍵）狀態(tài)下，按一次“上檔”鍵，再按一次“整定值”鍵，屏幕顯示整定值操作畫面。畫面上有光標閃爍，在光標閃爍位置可輸入相應的數(shù)據(jù)。按“移動”鍵，光標可上下移動，屏幕右上角的箭頭（“↑”或“↓”）指出當前的移動方向。按“上檔”、“方向”鍵可以改變箭頭的方向。輸入完畢后，應按四次“上擋”鍵保存修改結果。

（6）帶載運行。參數(shù)設置好后，就可將插盒上的插頭拔下，并將外接的“Ｃ”（或者“C”、“D”兩點）點上的線拆掉，就可以帶載運行。

將柜門上的“變頻啟動”按扭按下，待設置的延時時間到后，機內接觸器吸合，變頻器顯示“43.21”并且“PRO”亮（新機型）或只有“PRO”亮（老機型），將變頻器上的“開停機”開關打在“開機”位置，變頻器即可從最低頻率逐漸上升，調節(jié)“頻率調節(jié)”旋扭，使頻率先升至30Hz，用鉗形電流表測量三相輸出電流，應基本平衡，不平衡度不應超過20%。然后再升至用戶要求的頻率。再用鉗形電流表測量輸入、輸出電流，三相都應基本平衡。

若在調節(jié)過程中出現(xiàn)頻率不上升的情況，即調整頻率調節(jié)旋扭時，頻率不上升，輸出電流持續(xù)增大，呈限速保護狀態(tài)，直至過流保護，這可能是低頻補償不足造成，可調節(jié)主控板上的補償電位器（老機型）或通過設置變頻器的參數(shù)“低頻補償”（新機型）予以解決。調整時注意只要輸出電流下來，頻率能升上去即可，也不可調整過大，以免過補償，在運行過程中電流過大而使電動機及變頻器超電流而不正常運行。

正常運行后，可根據(jù)運行電流對電動機保護儀的參數(shù)重新調整一下，以達到可靠保護又能正常運行的狀態(tài)。調整完后，系統(tǒng)可進行變頻運行，正常后，啟動電動機保護儀，保護儀顯示正常后，旋開“變頻啟動”旋扭（投入電動機保護儀保護，不旋開不起作用），柜子上的各種儀表指示都正常，調試即完畢。

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