變頻器在軋鋼系統(tǒng)中使用應(yīng)注意的問題

 摘要 介紹變頻器在軋鋼系統(tǒng)中使用時(shí)的造型、安裝環(huán)境、參數(shù)設(shè)定、電磁干擾、故障診斷等問題。
       軋鋼設(shè)備單機(jī)容量大，機(jī)架數(shù)量多，相互間的速度、軋制力矩要求控制精確，配合默契，傳統(tǒng)的交流調(diào)速方式滿足不了要求。近年來(lái)已多使用變頻器，由于對(duì)變頻器的選型及使用不當(dāng)，往往會(huì)引起變頻器不能正常運(yùn)行、甚至引發(fā)設(shè)備故障，以富士FRNP9S/G9S變頻器為例，講述變頻器使用中應(yīng)注意的幾個(gè)問題。
       一、選型
       1. 變頻器容量的確定
       確定變頻器容量至關(guān)重要，合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施，比較簡(jiǎn)便的方法有三種：
       (1)從電機(jī)實(shí)際功率選用變頻器的容量。
       (2)公式法  設(shè)定全系數(shù)取1.05，則變頻器的容量Pb為
               Pb=1.05Pm/ηm×cosφ(kW)
       式中，Pm為電機(jī)負(fù)載；ηm為電機(jī)效率。計(jì)算出Pb后，按變頻器產(chǎn)品目錄可選出具體規(guī)格。
       In為第n臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流，在任何情況下，都不能在連續(xù)使用時(shí)超過變頻器額定電流"，當(dāng)一臺(tái)變頻器用于多臺(tái)電機(jī)時(shí)，應(yīng)滿足變頻器的額定電流應(yīng)大于或等于各個(gè)電機(jī)的額定電流之和。
       (3)電機(jī)額定電流法
       最常見、也較安全的是使變頻器的容量大于或等于電機(jī)的額定功率，通常都是設(shè)備所選能力偏大，而實(shí)際需要的能力小，因此按電機(jī)的實(shí)際功率選擇變頻器是合理的。變頻器的電壓等級(jí)與控制電機(jī)應(yīng)一致。
       2.變頻器類型的選擇
       如二軋廠二線材車間的線材尾部加速輥(即夾送輥)采用變頻控制，電機(jī)原型號(hào)為Y100L4-4，2.2kW，Ue=380V，Ie=5A，使用FRN3.7G9S-4的變頻器。運(yùn)行正常，后來(lái)因機(jī)械原因，要求電機(jī)功率加大，電機(jī)改為Y112M-4，4kW，Ue=380V，Ie=8.8A，變頻器還是用原來(lái)的。運(yùn)行中變頻器跳閘頻繁，故障指示為“OLU”，即變頻器過載。經(jīng)檢查，變頻器的額定電流為9A，而夾送輥電機(jī)運(yùn)行電流在9.3A左右。后來(lái)根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性改用FRN5.5G9S-4變頻器，額定電壓為400V，額定輸出電流為13V。上述問題再也沒有發(fā)生。
       二、安裝環(huán)境
       變頻器對(duì)安裝環(huán)境的溫度、濕度、粉塵含量和振動(dòng)等要求比較高。
       (1)溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素。軋鋼系統(tǒng)的變頻器安裝于電磁站內(nèi)，因安裝環(huán)境溫度高，操作室粉塵多，曾多次發(fā)生故障。在對(duì)操作室進(jìn)行密封和加冷卻設(shè)施后，情況大為改善。
       (2)潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低而形成短路。因此軋鋼系統(tǒng)的電磁站及操作室均應(yīng)為封閉式。
       (3)振動(dòng)和沖擊是對(duì)電子器件造成機(jī)械損傷的主要原因。對(duì)于振動(dòng)沖擊較大的場(chǎng)合，應(yīng)采用橡膠等避振措施。如二線材車間吐絲機(jī)電機(jī)采用變頻器(FRN11G9S-4)控制，采取避振等措施后，情況大為改善。
       (4)變頻器正確接地是提高控制系統(tǒng)靈敏度、抑制噪聲能力的重要手段，接地導(dǎo)線截面積應(yīng)≥2mm2，長(zhǎng)度應(yīng)控制在20m以內(nèi)。變頻器的接地點(diǎn)必須與動(dòng)力設(shè)備接地點(diǎn)分開，不能共地。信號(hào)輸入線的屏蔽層，應(yīng)接至E(G)上，其另一端絕不能接于地端，否則會(huì)引起信號(hào)變化波動(dòng)，使系統(tǒng)振蕩不止。變頻器與控制柜之間應(yīng)電氣連通，如果實(shí)際安裝有困難，可利用銅芯導(dǎo)線跨接。
       (5)防止輸入端過電壓。變頻器電源輸入端往往有過電壓保護(hù)，但是，如果輸入端高電壓作用時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)使變頻器輸入端損壞。因此，在實(shí)際運(yùn)用中，要核實(shí)變頻器的輸入電壓、單相還是三相和變頻器使用額定電壓。特別是電源電壓極不穩(wěn)定時(shí)要有穩(wěn)壓設(shè)備，否則會(huì)造成嚴(yán)重后果。
       三、參數(shù)設(shè)定
       變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個(gè)參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個(gè)別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作。
       (1)軋鋼廠一臺(tái)Y180-8，11kW電機(jī)采用變頻控制，變頻器投入運(yùn)行，電機(jī)能運(yùn)行，但是電機(jī)速度不能改變。調(diào)試人員認(rèn)為是最高頻率設(shè)定值偏低，提高后電機(jī)速度還是不能改變，繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)輸出頻率的上、下限限制值設(shè)定不合理。這類問題應(yīng)重點(diǎn)檢查最高頻率、上、下限制值頻率以及多步速度的各步頻率的設(shè)定值。
       (2)外加啟停按鈕無(wú)效。變頻器出廠時(shí)設(shè)定為通過鍵盤面板操作，外部控制無(wú)效，端子FWD-CM用短接片短接。選擇外部啟停時(shí)，必須將該短接片去掉。這類問題可能是FWD-CM短接片未取掉，操作方式和參數(shù)選擇錯(cuò)誤。
       (3)軋鋼廠的夾送輥電機(jī)Y112M-4.4kW配用富士FRN5.5G9S-4變頻器控制。試車時(shí)因轉(zhuǎn)矩提升設(shè)置過高發(fā)生過載保護(hù)動(dòng)作，后把轉(zhuǎn)矩提升1改為自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升，即把轉(zhuǎn)矩提升1設(shè)定為0.0，電機(jī)啟動(dòng)正常。變頻器在啟動(dòng)過程中能夠根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)給出提升值，高質(zhì)量地完成啟動(dòng)過程。如果系統(tǒng)調(diào)試時(shí)忽視了該參數(shù)的設(shè)定修改，當(dāng)負(fù)載啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，將導(dǎo)致過流跳閘，造成啟動(dòng)失敗。
       四、故障診斷
       變頻器擁有較強(qiáng)的故障診斷功能，對(duì)變頻器內(nèi)部整流、逆變部分，CPU及外圍通訊與電動(dòng)機(jī)等故障進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)故障指示代碼確定故障原因，可縮小故障查找范圍，大大減少故障查找時(shí)間。
       (1)如果變頻器環(huán)境溫度升高，則經(jīng)常發(fā)生“OH1”、“OH3”過熱保護(hù)跳停。這時(shí)應(yīng)檢查變頻器內(nèi)部的風(fēng)扇是否損壞，操作室溫度是否偏高。
       (2)夾送輥電機(jī)一減速，變頻器就顯示故障為“OC2”，“OC2”為減速時(shí)過電流，懷疑為電機(jī)故障或?qū)Φ囟搪贰⒆冾l器與電機(jī)連接線斷開，檢查電機(jī)繞組未發(fā)現(xiàn)匝間短路和對(duì)地短路。后來(lái)把減速時(shí)間加長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)變頻器運(yùn)行正常。
       (3)一臺(tái)變頻器在清掃、吹灰后啟動(dòng)時(shí)，顯示“OH2”故障指示跳停，OH2指變頻器外部故障。出廠時(shí)連接外部故障信號(hào)的端子“THR”與“CM”之間用短接片短接，因這臺(tái)變頻器沒有加裝外保護(hù)，THR-CM仍應(yīng)短接。經(jīng)檢查，由于“THR”與“CM”之間的短接片松動(dòng)，在清掃時(shí)掉下。恢復(fù)短接片后變頻器運(yùn)行正常。
       (4)變頻器在頻率調(diào)到15Hz以上時(shí)，“LU”欠電壓保護(hù)動(dòng)作。“LU” 保護(hù)信號(hào)指整流電壓不足。輸入端缺相后，由于變頻器整流輸出電壓下降，在低頻區(qū)、因充電電容的作用還可調(diào)頻，但在頻率調(diào)至一定值后，整流電壓下降較快、造成變頻器“LU”跳閘。
       五、維護(hù)
       變頻器運(yùn)行過程中，可以從設(shè)備外部目視檢查運(yùn)行狀況有無(wú)異常，如是否有異常的噪聲、振動(dòng)和氣味；是否有過熱或變色等情況。專職點(diǎn)檢員也可以通過鍵盤面板轉(zhuǎn)換鍵查閱變頻器的運(yùn)行參數(shù)，如輸出電壓、輸出電流、輸出轉(zhuǎn)矩、電機(jī)轉(zhuǎn)速等。掌握變頻器日常運(yùn)行值的范圍，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)變頻器及電機(jī)問題。
       此外，還要注意以下幾點(diǎn)：
       (1)保持變頻器周圍環(huán)境清潔、干燥以及不能有腐蝕性氣體存在。嚴(yán)禁在變頻器附近放置雜物(如備品備件等)。
       (2)設(shè)定專職點(diǎn)檢人員定期對(duì)變頻器進(jìn)行清掃、吹灰，保持變頻器內(nèi)部的清潔及風(fēng)道的暢通。
       (3)每次維護(hù)變頻器后，要認(rèn)真檢查有無(wú)遺漏的螺絲及導(dǎo)線等，防止小金屬物品造成變頻器短路事故。
       (4)測(cè)量變頻器(含電機(jī))絕緣時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用500V兆歐表。如僅對(duì)變頻器進(jìn)行檢測(cè)，要拆去所有與變頻器端子連接的外部接線。清潔器件后，將主回路端子全部用導(dǎo)線短接起來(lái)，將其與地用兆歐表試驗(yàn)。如果兆歐表指示在5MΩ以上，說(shuō)明是正常的。這樣做的目的是減少搖測(cè)次數(shù)。
       (5)切斷電源，由于濾波電容器上有充電電壓，需一定的時(shí)間放電。為避免危險(xiǎn)，必須等待充電指示燈熄滅，用電壓表測(cè)試中間直流電壓，確認(rèn)已低于安全電壓值，然后才能接觸逆變器內(nèi)的電路。經(jīng)過以上試運(yùn)行，確認(rèn)無(wú)任何異常情況，然后可以投入正常運(yùn)行。
       六、電磁干擾的問題
       變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對(duì)附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對(duì)儀表的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾，往往會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法工作，導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。