中频炉常见故障处理

赵立国

（山东省诸城市义和车桥有限公司，山东诸城 262200）

0 引言

IGBT 中频炉将工频50 Hz 交流电转变为中频1300～5000 Hz，采用串联谐振式。IGBT 中频电源为一种恒功率输出电源，加少量料即可达到满功率输出，并且保持始终不变，所以加热速度快，因逆变部分采用串联谐振，且逆变电压高，所以IGBT 比普通可控硅节能。

1 中频炉概述

1.1 复杂故障分类

中频炉经过一段时间的运行后，基于诸多方面因素影响，致使其出现一些较为常见的故障。其中部分故障点具有一定的隐蔽性，而传统检测仪器无法对这些故障做出全面检测，导致维修人员无所适从，不但为故障诊断增加了难度，而且故障无法得到及时修复。这种故障也是中频炉最为复杂的故障，通常被称为软故障。

通常情况，中频炉故障主要分为元器件特性不良、电路绝缘不良和电路接触不良等3 种。其中传统检测仪器无法对元器件特性不良、电路接触不良的故障进行检测。对于电路绝缘不良故障而言，虽然在理论上可以用兆欧表对其进行检测，但基于装置内部水冷系统、以及其他方面的诸多因素互相限制，操作步骤相对较为繁琐，要实现判断的准确性仍然存在较高难度。

1.2 复杂故障检查流程

对于较为复杂故障检查程序而言，严格执行先易后难、先负载后控制柜，采用逐步排除的方式对故障进行排查。平波电抗器检查相对较为繁琐，并且难度较高。若电抗线圈处于长期运行状态下，则需要选择性能良好的备件及时将其替换，不但可以达到清除故障的效果，而且还达到了日常维护的目的，尽可能将故障控制在最小范围，同时结合其他相关检查工作，进而将故障彻底清除。总之，在中频炉故障检查过程中，相关检查人员除了具备较高的专业知识外，必须严格执行故障检查的程序开展相关作业，以此达到故障检测效果的最优化。

2 中频炉系列熔断炉特点

（1）较高的融化效率、良好的节能效果、超强的过载能力、结构紧凑。

（2）中频炉附近温度偏低、产生的烟尘量较低、具有良好的作业环境。

（3）简单的操作工艺、熔炼运行具有较高的可靠性。

（4）金属成分均匀。

（5）熔化升温快、容易对中频炉熔炼炉温度进行控制，并且具备较高的生产效率。

（6）炉子具备较高的利用率、品种更换简单易行。

3 常见故障诊断及处理方法

中频炉在日常使用中，不可避免的会出现各种故障，为了最大水平的利用中频炉，正确操作和精心维护是先决条件，以及精细的实时管理，可以提高设备的综合利用率。加强操作人员的操作培训可以避免一些人为故障，进行例行检查与维护，可以确保设备在故障发生前及时发现并解决问题，减少维修费用并确保生产。下面介绍一些常见的故障及原因分析。

（1）设备运行时，直流电压，电流达到额定值，中频电压没有。分析：此种现象是中频电源单臂运行造成的。原因：①检查逆变可控硅是否有击穿损坏，造成单臂运行现象；②检查逆变脉冲板是否有输出电压，造成单臂运行。

（2）中频电抗器不起振，起振时，电抗器‘嗡嗡’响声沉闷。分析：多数是电抗器问题或中频电流过大。原因：①检查平波电抗器是否有发热烧坏短路现象；②检查连接加热感应圈电缆是否有绝缘破损接地或发热，导致粘连短路现象；③检查无功补偿电容是否接地。

（3）中频不启动。分析：没有采取到启动信号。原因：①检查中频调功电位器是否断线或损坏；②检查中频互感器取样信号线是否短线或接反线。

（4）加工过程中烧可控硅。分析：加工过程中过流或过压，导致烧可控硅。原因：①检查冷却水套是否发热严重，有无堵塞现象；②检查冷却水套水管接头是否有漏水，导致接地；③检查阻容吸收电阻是否有烧坏。

（5）设备启动后，当功率升高，易过流保护烧可控硅。分析：可能逆变导通角不对。原因：①检查中频电压和直流电压比值，在1.4～1.5，正确调节逆变导通角；②检查逆变可控硅K 极，G 极是否有断线或接错线现象。

（6）启动设备后，启动中频电源，主电路开关保护跳闸或过流保护。分析：启动电流过高。原因：①检查调功电位器旋钮，是否在最小值；②检查感应加热圈炉膛内是否有工件。

4 日常维护及保养

中频炉的日常维护和保养对于其工作效率和使用寿命都有非常大的影响，如果能做好日常保养和维护将很大程度上减少故障发生，既减少维修费用还能延长设备的使用寿命。下面介绍日常维护及保养情况。

（1）设备运行前提前10 min 开冷却水泵，并检查水管接头处有无漏水及渗水情况，如有立即处理。

（2）检查中频调功电位器旋钮是否在最小位置。

（3）检查感应加热圈电缆紧固螺栓是否有发热、烧黑、松动现象。

（4）炉体电缆附近保持干净，干燥，无铁屑及不能用铁质东西覆盖。

（5）检查中频逆变可控硅紧固螺栓是否有松动并紧固可靠。

（6）启动后调节中频功率要慢慢匀速提升功率，切忌陡升陡降功率。

（7）在北方天冷时冷却水要加防冻剂进行防冻措施。

（8）在加工过程中，用测温枪测量可控硅温度，是否有发热严重的，冷却水套可能堵塞。条件达不到，可用手试冷却水管，如有严重发热烫手，说明水套堵塞，须立即停机清理水套。

5 中频炉故障检修案例

5.1 故障1

（1）现象。中频炉启动困难，但有时可以实现正常启动。在功率提升过程中，往往会出现因过电流保护动作而停机。

（2）检查。转换倒炉开关调换到另一炉体后，启动电源，中频炉处于正常的运行状态。由此可见，中频率故障范围被锁定在装置负载部分。利用完好的水冷电缆逐一代替原炉体电缆，通过一番详细的检查后，中频炉故障消失。将故障电缆进行解体，最终发现被解体部分的电缆出现断裂现象。

（3）分析。由于中频炉水冷电缆电流密度较大，一旦出现缺水情况，会促使中频炉电缆出现断裂，并且断裂后易产生电路虚接现象。

5.2 故障2

（1）现象。启动装置后，将调节钮旋转到尽头。此时仪表指示值仍然处于较低的状态，并且装置不能够维系正常的运行。

（2）检查。通过对故障发生现象进行综合分析，将故障范围锁定在装置的整流部分，运用示波器对整流桥输出的直流电压波形进行检测，最终发现某整流晶闸管导通存在一定的瑕疵。但是对所有的晶闸管两端电压波形进行全面检测时，未发现存在异常现象。而后通过代替法进行逐一检查后发现，A 相一整流晶闸管出现故障。

（3）分析。对于部分因电气元件特性不完全变坏，而导致装置出现复杂故障。在实际检查过程中，基于运用仪器存在一定局限性，再加上其他方面条件的限制，这就增加了确认此类变质元件的难度，并且无法实现精确检测的目的。基于此情况，可选择排除法或者替代法对变质元件进行检测，及时排除此类元件的故障，这也是当前最为有效的检测方法。

5.3 故障3

（1）现象。装置启动处于正常的状态，继电器切换电路的瞬间，过电流保护动作停机。此时将会出现两逆变晶闸管损坏。

（2）检查。根据对故障进行初步判定，将目标锁定为逆变控制回路。通过对其进行全方位观察发现，逆变脉冲形成电路上某电阻极有可能存在过热现象。通过对其进行检查发现，对其中的一只脚重新进行焊接，故障完全消失。

（3）分析。当电路出现接触不良的情况下，运用仪表难以实现对故障的直接检测。基于当前这种情况下，可以选择直观检查法对此类故障进行分析，例如观察、摇动、手摸、耳听等。这种方法具有显著性的应用成效。

5.4 故障4

（1）现象。装置处于运行的状态时，时而出现过电流保护动作。并且在接下来的时间段出现不规律的变化，并且逐渐变得更加频繁。并且有时会出现逆变晶闸管击穿损坏的情况。

（2）检查。通过对装置进行全面检查，并没有发现存在异常的情况，装置处于完好的状态。对水压继电器电接点短接后，装置处于正常的运行状态。

（3）分析。冷却水泵经过长期运行，其输出性能将会遭受到严重的破坏，致使装置水冷系统内水压出现较大的波动。由于这些问题影响，致使水压继电器电接出现无规律断路现象。

5.5 故障5

（1）现象。在装置启动正常的条件下，中频电压为400 V 时，平波电抗器伴有轻微冲击声，当达到满功率时，过流动作停机。

（2）检查。相关维修人员在对装置进行检查时，发现一逆变管击穿损坏，没有发现其他方面的异常情况。当检查结束后，装置保持正常的运行状态。在试熔一炉钢的过程中，经过检查发现其中某一电容输出端存在漏油现象，检修人员重新换置故障电容器后，故障彻底排除。

（3）分析。通过对换下来的故障电容器进行综合检查，没有发现异常，由此推断可能因连线松动而导致的接触不良。

6 结束语

通过在日常工作中常见的中频炉故障进行总结，并对故障原因进行分析，给出检查方法。提高了个人的维修水平和设备修复时间。