變頻調(diào)速系統(tǒng)的多目標(biāo)故障診斷與容錯(cuò)控制結(jié)題摘要

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8.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試

8.2.1 變頻器的靜態(tài)調(diào)試

（1）靜態(tài)調(diào)試前檢查

靜態(tài)調(diào)試前檢查的主要項(xiàng)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(nèi)一次、二次設(shè)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(dòng)。各個(gè)電動(dòng)機(jī)電纜連接是否牢靠，各相對地絕緣是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

②盤柜內(nèi)及盤柜間二次回路接線檢查。

③通電前應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的模擬測試。

④與廠家配合進(jìn)行通電前對開關(guān)柜、電纜、變壓器、變頻器電動(dòng)機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的檢查確認(rèn)。

（2）通電及參數(shù)設(shè)置

在完成上述靜態(tài)檢查無誤后，按變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)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(yīng)在允許范圍內(nèi)，觀察顯示器，并按產(chǎn)品使用手冊變更顯示內(nèi)容，檢查有否異常。聽看風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)否，有的變頻器使用溫控風(fēng)機(jī)，一開機(jī)不一定轉(zhuǎn)，等機(jī)內(nèi)溫度升高后風(fēng)機(jī)才轉(zhuǎn)。

進(jìn)行變頻器帶電后的調(diào)試，技術(shù)參數(shù)的測試及設(shè)置。設(shè)置前先讀懂產(chǎn)品使用手冊，電動(dòng)機(jī)能脫離負(fù)載的先脫離負(fù)載。變頻器在出廠時(shí)設(shè)置的功能不一定符合實(shí)際使用要求，因此需進(jìn)行符合現(xiàn)場所需功能的設(shè)置。對矢量控制的變頻器，要按手冊設(shè)置或自動(dòng)檢測。并在檢查設(shè)置完畢后進(jìn)行驗(yàn)證和儲(chǔ)存。

8.2.2 變頻器空載運(yùn)行

變頻器帶機(jī)(即接上電動(dòng)機(jī))空載(即電動(dòng)機(jī)不帶負(fù)載)調(diào)試，下列幾步至關(guān)重要。

（1）設(shè)置電動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)矩類型等項(xiàng)目。

（3）按照變頻器使用說明書對其電子熱繼電器功能進(jìn)行設(shè)置。

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

①檢查進(jìn)線和出線電壓，聽電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音是否正常，檢查電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向反了沒有，反了首先要更換電動(dòng)機(jī)接線校正。

②改變不同的運(yùn)行頻率進(jìn)行觀察，注意檢查電動(dòng)機(jī)溫升情況及加減速是否平滑等。加速時(shí)間、減速時(shí)間的設(shè)置應(yīng)滿足設(shè)備運(yùn)行速度控制的要求，同時(shí)不應(yīng)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(yīng)考慮加大變頻器容量；降速出現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)選用制動(dòng)單元。

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

④按設(shè)置的程序從頭到尾試一遍進(jìn)行確認(rèn)。

⑤模擬日常會(huì)發(fā)生的操作，將各種可能操作做一遍確認(rèn)無誤

⑥聽電動(dòng)機(jī)因調(diào)制頻率產(chǎn)生的震動(dòng)噪聲是否在允許范圍內(nèi)，如不合適可更改調(diào)制頻率，頻率選高了震動(dòng)噪音減小，但變頻器溫升增加，電動(dòng)機(jī)輸出力矩有所下降，可能的話，調(diào)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(dòng)機(jī)而言不得有10%以上不平衡。

8.2.3 變頻器負(fù)載試運(yùn)行

變頻器負(fù)載(即變頻器接上電動(dòng)機(jī)并且電動(dòng)機(jī)帶上負(fù)載)運(yùn)行調(diào)試的檢查項(xiàng)目有：

（1）手動(dòng)操作變頻器面板的運(yùn)行停止鍵，觀察電動(dòng)機(jī)運(yùn)行停止過程及變頻器的顯示窗，看是否有異?，F(xiàn)象。對于低速重負(fù)荷的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)變頻器時(shí)常出現(xiàn)電流保護(hù)動(dòng)作或位能負(fù)載出現(xiàn)溜車現(xiàn)象，均為啟動(dòng)力矩不夠。解決的方法是提高低頻時(shí)的啟動(dòng)力矩。應(yīng)適當(dāng)加大轉(zhuǎn)矩的提升值（實(shí)際為低頻電壓補(bǔ)償），提升轉(zhuǎn)矩過大會(huì)加劇電動(dòng)機(jī)低速鐵芯過飽和引起電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。如果變頻器運(yùn)行故障還是發(fā)生，應(yīng)更換更大一級功率的變頻器。如果變頻器帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中達(dá)不到預(yù)設(shè)速度，可能有兩種情況：

①系統(tǒng)發(fā)生機(jī)電共震，可從電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音進(jìn)行判斷。采用設(shè)置頻率跳躍值的方法，可以避開共震點(diǎn)。一般變頻器能設(shè)置三級跳躍點(diǎn)。

②電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力不夠，不同品牌的變頻器出廠參數(shù)設(shè)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(dòng)機(jī)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(huì)有所差異。對于這種情況，可以增加轉(zhuǎn)矩提升量的值。如果達(dá)不到，可用手動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能，不要設(shè)置過大，電動(dòng)機(jī)這時(shí)的溫升會(huì)增加。如果仍然解決不了問題，應(yīng)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(dòng)達(dá)不到要求時(shí)，改用無速度傳感器空間矢量控制方法，它具有更大的轉(zhuǎn)矩輸出能力。對于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，應(yīng)減少降轉(zhuǎn)矩的曲線值。

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

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

（4）檢查電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，加負(fù)載運(yùn)行到穩(wěn)定溫升(一般3h以上)時(shí)，電動(dòng)機(jī)和變頻器的溫度有否太高，如有太高應(yīng)調(diào)整，調(diào)整可從改變以下參數(shù)著手：負(fù)載、頻率、U/F曲線、外部通風(fēng)冷卻、變頻器調(diào)制頻率等。

（5）試驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的升降速時(shí)間有否過快過慢，不適合應(yīng)重新設(shè)置。檢查此項(xiàng)設(shè)置是否合理的方法是先按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，若在啟動(dòng)過程中出現(xiàn)過流，則可適當(dāng)延長加速時(shí)間；若在制動(dòng)過程中出現(xiàn)過壓，則適當(dāng)延長減速時(shí)間。

（6）試驗(yàn)各類保護(hù)顯示的有效性，在允許范圍內(nèi)盡量多做一些非破壞性的各種保護(hù)的確認(rèn)。如果變頻器在限定的時(shí)間內(nèi)保護(hù)仍然動(dòng)作，應(yīng)改變啟動(dòng)/停止的運(yùn)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(dòng)機(jī)負(fù)載慣性較大時(shí)，應(yīng)該采用更長的啟動(dòng)停止時(shí)間，并且根據(jù)其負(fù)載特性設(shè)置運(yùn)行曲線類型。

如果變頻器仍然存在運(yùn)行故障，應(yīng)嘗試增加最大電流的保護(hù)值，但是不能取消保護(hù)，應(yīng)留有至少10%～20%的保護(hù)余量。

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

在手動(dòng)負(fù)載調(diào)試完成后，如果系統(tǒng)中有上位機(jī)，將變頻器的控制線直接與上位機(jī)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(jī)系統(tǒng)的需要，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

8.2.4 低壓變頻器的調(diào)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(yīng)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(gè)鍵盤的使用方法，即了解鍵盤上各鍵的功能，進(jìn)行試操作，并觀察顯示的變化情況。按說明書要求進(jìn)行“啟動(dòng)”、“停止”等基本操作，觀察變頻器的工作情況是否正常，同時(shí)進(jìn)一步熟悉鍵盤的操作。

上述模擬操作完成后，變頻器開機(jī)，頻率升至50Hz,，用萬用表（最好用指針式）測量三相輸出電壓應(yīng)平衡。按照說明書介紹的方法對主要參數(shù)進(jìn)行予置，較易觀察的項(xiàng)目如升速和降速時(shí)間、點(diǎn)動(dòng)頻率、多檔轉(zhuǎn)速時(shí)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(gè)端子要放電）。大功率的應(yīng)將控制端子的兩根外接線去掉，并將原來的接線恢復(fù)。

（2）空載運(yùn)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(dòng)機(jī)線，給變頻器的三相輸入380V電源，啟動(dòng)變頻器運(yùn)行，檢查和測試變頻器空載運(yùn)行情況。

（3）負(fù)載運(yùn)行

經(jīng)空載運(yùn)行檢查和測試，證明變頻器是正常的，即可以帶負(fù)載運(yùn)行了。變頻器的負(fù)載運(yùn)行包括輕載試運(yùn)行和重載運(yùn)行，即正常運(yùn)行。

試運(yùn)行前一般都應(yīng)檢測一下電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)線，變頻器送電，由鍵盤啟動(dòng)變頻器作以下試運(yùn)行及試驗(yàn)：

（1）點(diǎn)動(dòng)或在低頻下試運(yùn)轉(zhuǎn)。觀察電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)方向，若是反轉(zhuǎn)，可利用變頻器的正反轉(zhuǎn)端子調(diào)整，或停電后調(diào)整變頻器的輸出接線進(jìn)行調(diào)整。有的機(jī)械可能不允許反轉(zhuǎn)，這時(shí)就應(yīng)當(dāng)將電動(dòng)機(jī)與機(jī)械的聯(lián)軸器拆開，點(diǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，調(diào)整好轉(zhuǎn)向后再將聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)好。

（2）起轉(zhuǎn)試驗(yàn)。使工作頻率從0Hz開始漫漫增大，觀察拖動(dòng)系統(tǒng)能否起轉(zhuǎn)。在多大頻率下起轉(zhuǎn)，如起轉(zhuǎn)比較困難，應(yīng)設(shè)法加大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。具體方法有：加大啟動(dòng)頻率，加大U/F比，以及采用矢量控制等。

（3）啟動(dòng)試驗(yàn)。將給定信號加至最大，觀察啟動(dòng)電流的變化；整個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)在升速系統(tǒng)中，運(yùn)行是否平穩(wěn)。如因啟動(dòng)電流過大而跳閘，則應(yīng)適當(dāng)延長升速時(shí)間。如在某一速度段啟動(dòng)電流偏大，則設(shè)法通過改變啟動(dòng)方式（S形、半S形等）來解決。

（4）停機(jī)試驗(yàn)。將運(yùn)行頻率調(diào)至最高工作頻率，按停止鍵，觀察拖動(dòng)系統(tǒng)的停機(jī)過程。停機(jī)過程中是否出現(xiàn)因過電壓或過電流而跳閘，如有，則應(yīng)適當(dāng)延長降速時(shí)間。當(dāng)輸出頻率為0Hz時(shí)，拖動(dòng)系統(tǒng)是否有爬行現(xiàn)象，如有，則應(yīng)加入直流制動(dòng)。

（5）拖動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載試驗(yàn)。負(fù)載試驗(yàn)的主要內(nèi)容有：

①如fmax>fN，則應(yīng)進(jìn)行最高頻率時(shí)的帶載能力試驗(yàn)，也就是在正常負(fù)載下能否帶得動(dòng)。

②在負(fù)載的最低工作頻率下，應(yīng)考察電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況。使拖動(dòng)系統(tǒng)工作在負(fù)載所要求的最低轉(zhuǎn)速下，施加該轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)載，按負(fù)載所要求的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行低速運(yùn)行試驗(yàn)，觀察電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況。

③過載試驗(yàn)可按負(fù)載可能出現(xiàn)的過載情況及持續(xù)時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，觀察拖動(dòng)系統(tǒng)能否繼續(xù)工作。

調(diào)整完后，變頻器正式負(fù)載運(yùn)行，一般應(yīng)觀察24小時(shí)以上。

8.2.5 高壓變頻器的調(diào)試

高壓變頻器的調(diào)試步驟如下：

（1）將柜門上的隔離開關(guān)拉下，并將柜門上的“變頻啟動(dòng)”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(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)，并三相平衡，若不正確，應(yīng)停電檢查供電電源。

（2）電源正常后，合上隔離開關(guān)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(nèi)（220V±20%），若超出此范圍，應(yīng)拉下高壓隔離開關(guān)的閘刀，調(diào)整控制變壓器的接頭，直至滿足要求為止。

（3）用一個(gè)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(jī)型一根線接在“C”上，另一根線接在“D”上），合上隔離開關(guān)閘刀，變頻器應(yīng)能送上控制電，面板上顯示“43.21”過幾秒鐘“PRO”燈亮（新機(jī)型），或只有“PRO”燈亮（老機(jī)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(shí)可控硅兩端的電壓（即延時(shí)電阻上的電壓），應(yīng)在１.00Ｖ左右。將變頻器的“開/停機(jī)”開關(guān)打在“開機(jī)”位置，變頻器應(yīng)能開機(jī)，調(diào)節(jié)“頻率調(diào)節(jié)”旋扭，變頻器頻率應(yīng)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(shí)應(yīng)從變頻器一側(cè)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(yīng)相互平衡，對中線也應(yīng)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(yīng)檢查柜子在運(yùn)輸過程中有無掉線或其他問題。

（5）運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置。這包括變頻器參數(shù)和電動(dòng)機(jī)保護(hù)儀參數(shù)的設(shè)置兩步：

①變頻器參數(shù)的設(shè)置。因變頻器出廠時(shí)一般是按2300V/125kW或1140V/75kW而設(shè)計(jì)的，因此應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場負(fù)載的要求重新設(shè)置，包括額定電流、過載保護(hù)電流，其他參數(shù)一般不需要修改。

②電動(dòng)機(jī)保護(hù)儀的參數(shù)設(shè)置。電動(dòng)機(jī)保護(hù)儀的參數(shù)包括欠載電流、過載電流、欠壓設(shè)置、過壓設(shè)置等。

參數(shù)的設(shè)置方法可參照相應(yīng)的說明書進(jìn)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(shí)，可對參數(shù)值進(jìn)行修改。根據(jù)需要的數(shù)值，按相應(yīng)的數(shù)字鍵，再按“上檔”或“下檔”鍵，最后按相應(yīng)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(biāo)閃爍，在光標(biāo)閃爍位置可輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。按“移動(dòng)”鍵，光標(biāo)可上下移動(dòng)，屏幕右上角的箭頭（“↑”或“↓”）指出當(dāng)前的移動(dòng)方向。按“上檔”、“方向”鍵可以改變箭頭的方向。輸入完畢后，應(yīng)按四次“上擋”鍵保存修改結(jié)果。

（6）帶載運(yùn)行。參數(shù)設(shè)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(diǎn)）點(diǎn)上的線拆掉，就可以帶載運(yùn)行。

將柜門上的“變頻啟動(dòng)”按扭按下，待設(shè)置的延時(shí)時(shí)間到后，機(jī)內(nèi)接觸器吸合，變頻器顯示“43.21”并且“PRO”亮（新機(jī)型）或只有“PRO”亮（老機(jī)型），將變頻器上的“開停機(jī)”開關(guān)打在“開機(jī)”位置，變頻器即可從最低頻率逐漸上升，調(diào)節(jié)“頻率調(diào)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(yīng)基本平衡，不平衡度不應(yīng)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(yīng)基本平衡。

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

正常運(yùn)行后，可根據(jù)運(yùn)行電流對電動(dòng)機(jī)保護(hù)儀的參數(shù)重新調(diào)整一下，以達(dá)到可靠保護(hù)又能正常運(yùn)行的狀態(tài)。調(diào)整完后，系統(tǒng)可進(jìn)行變頻運(yùn)行，正常后，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)保護(hù)儀，保護(hù)儀顯示正常后，旋開“變頻啟動(dòng)”旋扭（投入電動(dòng)機(jī)保護(hù)儀保護(hù)，不旋開不起作用），柜子上的各種儀表指示都正常，調(diào)試即完畢。

整理編輯 QQ：651871236

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