水泥厂变频器常见问题产生的原因分析及处理方法

李武成 李 宁

（徐州中联水泥有限公司，江苏 徐州 221000）

0 引言

当前，在水泥厂的生产过程中，变频技术的应用已经比较普及，主要是因为变频器的使用可以在水泥生产中起到变频节能的作用，但是在使用的过程中，会因为变频器的变频控制而导致一些生产故障，这些问题会影响水泥厂的正常稳定生产，不利于水泥生产行业的发展，针对这些生产过程中的问题，要全面分析，结合变频器的原理采取合理措施进行处理。

1 变频器常见问题及处理方法

在变频器的安装过程中，经常会由于操作不当而导致一些质量问题，主要的原因是变频器工作环境对于设备的不利影响，温度过高或者空气湿度过大，都会造成变频器在运行的过程中导致设备故障。主要的有以下几种原因：

1、在水泥生产线中，车间内灰尘较多，细小的灰尘会吸附在控制板、通讯线路和电子器件上，影响散热效果，导致变频器元器件长期过热运行，严重时会造成元器件烧损，造成不必要的损失。如电路板灰尘积聚过多时，可用软刷或精密仪器清洗剂清洗，电路板晾干后才能重新回装。

2、在变频器的工作中，经常会由于设备温度过高导致设备故障，虽然变频器本身也带有冷却风扇，但是变频器柜内温度夏季超过40℃以上，在高温工作环境中变频器容易出现故障，也影响变频器的使用寿命。为了解决这种情况首先要选择性能优良的设备元件，然后在高温天气工作时，需控制其最大频率，避免温度过高损坏设备。

3、变频器的高次谐波干扰和电动机转速下降，可能导致电动机温升增加。可采用以下措施：限定电动机的速度范围，避开低速区；将电动机自带排风扇拆除改为外置排风扇，使电动机从自风冷变为强迫风冷。

4、在运行过程中要特别注意变频器的启动和停止操作。在启动变频器前，应将变频器输出设定值设定为最小值，在变频器正常启动过程中，逐渐增加设定值，使电动机转速达到工艺运行要求。电动机停止前，首先要逐渐将变频器输出降到最小值然后再断开电源，否则，变频器在较高输出参数下，断开电源开关，将会对变频器产生较大冲击，产生的过电压会严重损害功率单元，缩短变频器的使用寿命。

2 过电压

在带有变频控制系统的水泥厂生产过程中，很容易由于生产频率的变化及变压器的开关导致过电压的产生，过电压的产生会导致变频器内部的容量饱和，引起设备温度升高，破坏绝缘系统，缩短变频器的使用寿命。

2.1 过电压的产生原因

（1）变压器带负载合闸

在试验的过程中，如果空载变压器在有负载的情况下进行合闸操作，也会造成过电压的产生，过电压可能会比空载时的要小，这是因为变频设备的电容量是一定的，所以在真实负载中就会出现一些比较大的电容，而且振荡电压在进行高频率的传输时，输送电缆就会有对地电容的分布，可以对过电压起到吸收的作用。在这样的作用下，就会抑制合闸过程中变压器产生的过电压，但如果出现数值很高的情况，或者比元件的耐压值还要高时，就会非常危险。

（2）整流元件的换向

在整个设备正常工作时，如果元件突然换向，也会造成瞬时过电压，这种情况下对于设备的影响极大，缩短设备使用寿命。

2.2 处理过电压的方法

由于变压器的启闭或突然换向导致设备的瞬时电压，过电压的危害极大，要采取合理措施处理过电压，可以制成专门的回路吸收过电压。

针对变压器带负载合闸产生的过电压，可以选用性能较好的开关消除过电压，保证开关周期性能好，同时有吸收回路用来消除过电压，对于变压器的选择尽量选择可以消除静电影响的，尽可能的避免过电压的产生。

由于整流元件换向产生的过电压，主要是元件的变向耐压值不够，在选择元件设备时，要选择耐压值足够高的整流元件，这样在元件突然变向时也不会产生过电压。

3 过电流

过电流从字面上来理解就是设备电流超过了额定电流，这种情况很容易造成设备温度过高，损坏绝缘设备，最终导致短路现象，不利于水泥厂的正常稳定运行。

3.1 过电流的产生原因

（1）运行过程中产生

在变频系统的正常运转中，经常出现的问题是过电流的产生，过电流的产生会导致设备内部的电流突然增大，可能造成设备短路的情况，会导致系统停止工作，不利于水泥厂的稳定运行。在运行过程中主要产生的原因是冲击负载和传动机卡壳造成的，再加上设备的老化和工作环境的不利影响，很容易导致过电流的产生。

（2）升速过程中产生

在变频控制系统中，为了突然提高设备功率，就会导致负载提升速度增快，电动机效率的提高也会导致电动机转速的提高，这种情况下就会导致升速过电流的产生。

（3）降速过程中产生

同样的，在变频设备降低工作效率时，电动机的转速下降，但是设备的转子还在高速转动，这种差异就会导致冲击负载较大，会产生过电流。

3.2 处理过电流的方法

结合分析过电流产生的原因我们可以知道，主要是变频器的功率变化引起电动机和转子的速度不匹配，容易导致冲击负载较大，产生过电流，为了消除过电流的不利影响，需要在变频器运行前，检查设备情况，首先消除机械是否存在卡壳情况，然后要检查变频设备升降速的时间和电动机转速提升速度是否匹配，如果不合理，要调整转矩补偿，这样可以消除过电流。

4 谐波

4.1 谐波的产生原因

变频器从变频原理上可以分为直接变频和间接变频：直接变频器通过直接把工频交流转换成可控频率的交流。按一定的周期其正反两组会进行相互间的切换，其负荷上就出现了交变的输出电压。间接变频的运行原理是通过运用整流器，把工频电流转化成直流，并运用逆变器再将直流转换成一种可控频率的交流。不同的整流装置的控制决定着其交流幅值，而频率则由两相整流装置间的切换频率控制。

4.2 处理谐波的方法

在变频器的运行过程中，为了消除谐波对于变频系统的不利影响，需要弄清楚变频器的工作原理，首先要做的是减小变频器运行中的多相位角差，如果在变压器多相运行时，使其相位角互差30°的2 台变压器组合，将其构成与12 脉波整流器相当的变压器，产生的谐波电流就会减少，并有效的抑制谐波的产生。也可以提高变频器载波比，这样也可以有效抑制低频次谐波的产生。

5 结语

综上所述，在水泥的生产过程中，通过应用变频技术可以提高水泥生产效率，并做到有效节能，但是由于变频器的工作原理会导致运行中出现一些常见问题，这些问题不仅缩短变频器设备的使用寿命，还会造成设备运行故障，影响水泥厂的正常工作开展，为了提升水泥厂的生产效率，促进变频技术的积极应用，针对这些问题要采取合理措施进行解决，这样可以进一步优化变频控制技术，促进我国水泥生产与变频控制的完美结合。