攀钢提钒炼钢厂转炉区域利德华福高压变频器的故障诊断

孙 鹏

(攀枝花钢钒有限公司提钒炼钢厂,四川攀枝花617062)

攀钢提钒炼钢厂转炉区域利德华福高压变频器的故障诊断

孙 鹏

(攀枝花钢钒有限公司提钒炼钢厂,四川攀枝花617062)

综述了利德华福高压变频器在攀钢提钒炼钢厂转炉区域的基本使用情况,以及点检、维护人员处理其故障时存在的问题。从利德华福高压变频器的主要结构原理、常见故障、经验故障、安全操作等方面分析了转炉区域利德华福高压变频器的故障诊断方法,为点检、维护人员提供了理论技术支撑和实际经验总结。

利德华福高压变频器;功率单元;人机界面;常见故障;经验故障

1 引言

由于科学技术的不断发展,高压变频器在钢铁企业中应用越来越广泛,攀钢提钒炼钢厂转炉除尘风机系统也使用了高压变频器作为风机的调速控制系统。特别是利德华福高压变频器在转炉除尘风机上应用最为广泛。由于炼钢厂的许多电气点检员、维护人员对利德华福高压变频器很陌生,对其专业知识和维修技术的掌握甚少,给点检、维护人员在故障诊断方面带来了很大的困难。因此,只有加强点检员、维护人员对利德华福高压变频器的专业知识学习 、故障诊断方法的积累,才能充分发挥点检员、维护人员的潜能,提高钢厂专业技术人才的装备水平,进一步促进钢厂的发展。

2 利德华福高压变频器在转炉区域基本使用情况

攀钢提钒炼钢厂转炉区域的高压变频器主要用于除尘风机系统,共15台,其中利德华福高压变频器9台,包括:老转炉地下料仓二次除尘1台、1#转炉二次除尘1台、4#转炉一次除尘1台、5#转炉一次除尘1台、6#转炉二次除尘1台、7#转炉二次除尘1台、I、II、V部脱硫二次除尘1台、III、IV部脱硫二次除尘1台、提钒二次除尘1台。

3 点检、维护人员在应对利德华福高压变频器故障时存在的问题

利德华福高压变频器的结构原理复杂,专业知识性强,部分控制参数设置有显性密码和隐性密码,而且规格型号功率差异大,9台高压变频器就有5种型号规格:HARSVERT-A06/300(07017)3 000k W(1台)、HARSVERT-A06/170 1 600k W(2台)、HARSVERT-A06/410 4 000k W(3台)、HARSVERT-A06/220 1 800k W(2台)、HARSVERT-A06/300(07180)800k W(1台),故障诊断方法也有所不同。而现有的点检、维护人员的专业理论知识不足,只能处理简单的故障,而对于复杂的故障,只能凭经验或束手无策,这样增加了处理故障的时间。利德华福高压变频器属于在高强度的电压下运行的设备,一般在6k V以上,而现有的点检、维护人员对高压设备的性能了解甚少,这样在处理故障时,存在着一定的安全风险。

4 利德华福高压变频器的故障诊断

4.1 利德华福高压变频器的主要结构原理

4.1.1 利德华福高压变频器的系统结构

利德华福高压变频器属于“高-高”电压源型变频器,由移相变压器、功率单元、控制器、工控机、内置PLC(S7-200)、液晶触摸屏、外部接口、温控器、检测装置、报警装置等设备组成(如图1)。

4.1.2 利德华福高压变频器的电压叠加原理

4.1.2.1 移相变压器的供电原理

输入侧移相变压器将网侧高压(6k V)变换为副边的多组低压(690V),各副边绕组在绕制时采用延边三角接法,相互之间有一定的相位差(120°)。

4.1.2.2 利德华福高压变频器的电压叠加计算

移相变压器的阀侧绕组分为A、B、C三相,每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电,每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电(如图2)。每相上有5个功率单元串联,共15个功率单元,每个功率单元的相电压为690VAC。每相的相电压为:V相=690×5=3 450VAC,其线电压为:V线=3 V相=3×3 450≈6 000VAC(如图3)。

图1 利德华福高压变频器系统结构图

图2 利德华福高压变频器功率单元串接结构图

图3 利德华福高压变频器的电压叠加计算原理图

4.1.2.3 利德华福高压变频器的控制器结构原理

利德华福高压变频器的控制器由1块主控制板、3块光纤板、1块通讯板、1块电源板、1块信号调整板和1块总线板构成(如图4)。主控板主要由处理器、程序存储器、参数存储器及RS485等接口芯片组成。主控板通过串行接口或接口板,接收和处理来自工控机及PLC的控制命令,同时向外发送自身的状态信息,是高压变频器的核心部件;光纤板的作用是将主控板对功率单元的控制信号(触发脉冲、旁路控制信号、脉冲封锁信号等)进行转换,变成串行的光信号通过光纤输出给功率单元,同时将功率单元传送过来的光信号转换为电信号,传递给主控板处理;电源板主要给主控制箱提供控制电源,电源板上有3个5V电源模块,一个正负15V模块。变频器人机界面需要和主控板、PLC等进行数据通讯,通讯板的主要功能是对这些不同的接口进行配置,变频器内外的各种接口都连接到通讯板,再通过通讯板统一连接到人机界面进行数据通讯;信号调整板负责控制器和外部接口信号的处理,这些信号包括:输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、PLC的4m A～20m A信号、控制器输出给PLC的信号、由PLC来的信号等;总线板是控制器的底板,对其它各板进行插式连接。

图4 利德华福高压变频器控制器结构图

4.2 利德华福高压变频器的常见故障诊断方法

4.2.1 直流母线过压

出现“直流母线报过压”故障时,应进行如下工作:(1)检查高压电源正向波动是否超过允许值;(2)如果是减速时过电压,可适当加大变频器的减速时间设定值;(3)检查接线螺栓是否松动、打火;(4)检查单元控制板是否损坏。

4.2.2 直流母线欠电压

出现“直流母线欠电压”故障时,应注意如下工作:(1)负向波动是否超过该允许值;(2)高压开关是否掉闸;(3)整流变压器副边是否短路;(4)接线螺栓是否紧固和断裂;(5)检查功率模块三相进线是否松动;(6)功率模块三相进线熔断器是否完好;(7)接线螺栓的松动和打火;(8)单元控制板损坏。

4.2.3 变频器过流

出现“变频器过流”故障时,应进行如下工作:(1)检查功率模块输出U、V端子是否短路;(2)检查电机绝缘是否完好;(3)检查变频器是否过载运行;(4)检查负载时否存在机械故障;(5)如果是启动时过电流,可适当增大变频器的加速时间设定值。

4.2.4 功率单元过热

出现“功率单元过热”这一故障时,可进行如下工作:(1)检查环境温度是否超过允许值; (2)单元柜风机是否正常工作;3、进风口和出风口是否畅通,即滤网是否干净;(4)装置是否长时间过载运行;(5)最后检查功率模块控制板和温度继电器是否正常。

4.2.5 功率单元缺相

发生“功率单元缺相”故障时,应进行如下工作:(1)检查输入的高压开关是否掉闸;(2)检查整流变压器副边是否短路;(3)检查接线螺栓是否紧固或断裂;(4)检查功率模块三相进线是否松动;(5)检查功率模块三相进线熔断器是否完好;(6)有时变频器在断电时会报出缺相,属正常现象,直接复位即可。

4.2.6 光纤故障

出现“光纤故障”时,应进行如下工作:(1)检查功率模块控制电源是否正常(正常时,L1绿色指示灯发光);(2)检查功率模块以及控制器的光纤连接头是否脱落;(3)光纤是否折断、漏光;(4)光纤是否被灰尘蒙蔽;(5)有时变频器在断电时会报出单元光纤通讯故障,属正常现象,直接复位即可。

4.2.7 功率单元驱动故障

出现“功率单元驱动故障”时,应进行如下工作:(1)检查内部是否有短路放电痕迹;(2) IGBT是否正常——测量续流二极管;(3)电机是否有问题;(4)输出电缆是否有破损;(5)输出螺栓是否过热,虚接打火;(6)更换驱动板、单元控制板;(7)把输出铜排拆除,用万用表测量输出电压幅值。

4.3 利德华福高压变频器的现场经验故障诊断方法

4.3.1 “单元驱动重故障”、“光纤重故障”重复报

5#转炉一次除尘风机高压变频器,在运行中经常重复报“单元驱动重故障”、“光纤重故障”,造成风机故障而停机,而且更换故障单元后,其他的功率单元又报相同的故障,造成风机故障频繁。处理方法:将5#转炉一次除尘风机高压变频器的中性点连接板的距离进行调整,远离功率单元的输出端,防止中性点电压与功率单元输出端电压形成干扰,从而影响主控箱的控制系统,避免高压变频器经常报“单元驱动重故障”、“光纤重故障”的现象。

4.3.2 1个功率单元报故障,变频器不能旁路运行

5#转炉一次除尘风机高压变频器1个功率单元报故障,变频器不能旁路运行,而参数设置中允许1个功率单元旁路运行,这样每次出现1个功率单元故障时,风机就会停机,参数的设置没有起作用。处理方法:通过系统员密码进入人机界面的系统旁路设置选择界面,再通过隐性密码重新设置高压变频器的功率单元旁路级数,恢复功率单元旁路运行的功能,保证1个功率单元故障后风机不停机,可以功率单元旁路运行,保证在定修时可以检查、更换故障的功率单元,减少风机因功率单元故障停机的现象。

4.3.3 人机界面运行停顿现象

4#转炉一次除尘风机的转速在中控室画面和风机房画面的显示不一致,经常造成4#转炉正在吹炼时,风机转速显示低速,而实际转速是高速,造成氧枪自动提枪,影响吹炼时间。经检查发现高压变频器的人机界面在程序运行时偶尔出现停顿的现象。处理方法:因为人机界面内部有一套控制程序,是人机界面内部的程序出了故障,必须用U盘在人机界面上重新安装备份的软件程序。在用U盘安装软件程序前,要对U盘进行杀毒工作。

4.3.4 重新下装变频器程序后,无法建立模拟量通讯

1#转炉二次除尘风机高压变频器在重新下装变频器程序后,人机界面状态正常,启动风机后,高压变频器无法运行,也不报故障,查看上位机程序后,发现高压变频器无法与上位机程序建立模拟量通讯。处理方法:通过系统员密码进入人机界面的功能界面,选择模拟量给定响应,便建立了变频器模拟量通讯连接,使高压变频器恢复正常运行。在1#转炉二次除尘风机利德华福高压变频器有这项功能,在其他转炉除尘风机的利德华福高压变频器无此项功能。

4.4 利德华福高压变频器安全操作程序

4.4.1 停送电操作程序

停电操作程序:在风机转速降为零速后,联系变配电所停高压电,待人机界面显示高压跳闸后,再停UPS电源,最后分控制电源总开关。送电操作程序:先合控制柜内控制电源总开关,人机界面开关,按下UPS电源按钮直至UPS打开,观察操作面板应自动进入变频器主界面,最后联系变配电所送高压电。这样的停送电操作程序与低压电的停送电操作程序正好相反,是为了保证点检、维护人员在检修和诊断故障时的人身安全。

4.4.2 更换功率单元的操作程序

更换高压变频器功率单元的步骤:(1)使用停机或急停按钮使变频调速系统退出运行状态;(2)联系停输入高压电;(3)打开功率单元柜门,等所有功率单元上的指示灯熄灭(一般情况下5min～10min,个别的功率单元时间更长一些),再进行下一步作业;(4)测量功率单元上的R、S、T、U、V五根接线端有无对地电压(与功率单元上的散热板对地),如果没有电压,则按照以下(5)～(10)的步骤操作;如果有电压,则需要将拆卸功率单元并进行安全放电,达到安全拆卸条件后再进行下一步作业; (5)拔掉功率单元的J1、J2两根光纤头;(6)用扳手卸下功率单元的R、S、T、U、V五根连线; (7)拆下功率单元与轨道的固定螺丝;(8)将功率单元沿轨道拔出,注意轻拿轻放;(9)按与上述拆卸相反的顺序将新的功率单元装上并接线;(10)接线完毕,再次检查安装是否正确,清理人员及工器具,撤离到安全距离,确认无误后,系统重新上电试车。

5 结束语

利德华福高压变频器在攀钢提钒炼钢厂转炉区域应用广泛,用于大惯量的除尘风机的控制,其节能效果明显,大大改善了工作环境,对钢厂安全环保事业的发展起到了一定的作用。因此,对利德华福高压变频器的点检、维护非常重要,这就要求我们的点检、维护人员加强其技术知识的学习和培训,提高技能水平,增强诊断和处理故障的能力,不断进步,把钢厂的除尘环保设备点检、维护的更好。

Introduction of Converter Pangang Vanadium Abstracting Steel Making Plants Area,Improve the Fault Diagnosis of HARSVERT-A High Voltage Frequency Converter

SUN Peng
(Vanadium Extraction Steelmaking Plant,Panzhihua Steel &Vanadium Co.,Ltd,Panzhihua 617062,Sichuan China)

This paper summarizes the advantages improve the HARSVERT-A high voltage frequency converter at pan gang vanadium steel converter area of basic usage,and the tally,maintenance personnel to deal with the problem of the failure of.From the principles of main structure and improve the high pressure frequency converter,common fault,experience,and safety operation of converter is analyzed area and improve the fault diagnosis method of the high voltage frequency converter technology provides the theory support for the tally,maintenance personnel and practical experience.

HARSVERT-A high voltage frequency converter power unit;human-computer interface;common fault;experience of failure

TF341 TM92

:B

1001-5108(2015)03-0045-06

孙鹏,电气自动化工程师,主要从事点检维护工作。