变频器故障诊断技术研究与分析邱勇钰

变频器故障诊断技术研究与分析邱勇钰

福建省龙岩金叶复烤有限责任公司福建龙岩364102

摘要:由于变频器高效能,成本低的优势,被广泛的运用,变频器能否安全有效的运行,与变频器的故障处理和维修保养有直接的联系,所有使用者在使用的过程中,应该及时的定期的对变频器的性能进行检测,一旦发现故障问题,应该及时地找出故障的重点原因,认真地对故障发生原因进行分析研究。本文进一步分析了变频器故障诊断技术,以供同仁参考借鉴。

关键词:变频器;故障;诊断技术

一、变频器类型的选择

在变频器的选用过程中,要积极根据实际所需生产类型、运行条件、调控要求、变频器在开启转矩时的要求以及变频器处于静态时的速度精准度,选择合理的变频器。合理的标准码,不仅要保证变频器的适用性,也要注重变频器的经济新内阁,进而满足生产的基础性指标和生产的基本要求。例如,在水泵和风机的负载特点是转矩越大,转速也就越大,在实际负载不变的情况下,可以选用通用的变频器。在变频器电机极数的选择中,一般电机极数不超过四级为宜,否则就需要适当加大变频器的容量。在机电功率相同的情况下,相对于超负荷转矩模式,变频器规格可以适当降额选用。此外,还可以在变频器选用的过程中,在变频器输入电路或者是中间电路时安装前置隔离变压器或者增加电抗器,以减少主电源对变频器的干扰。通常情况下,当变频器与电机的距离大于50米的时候,应该在两者之间串联电抗器和滤波器,另外也可以采用屏蔽防护电缆。因此,在变频器类型的选用工程中,要充分掌握各种类型变频器的性能,了解这些变频器的适用场合。

二、变频器故障诊断技术

现阶段,计算机硬件、软件都具有非常高的可靠性,然而系统发生的故障,导致系统失效的主要影响因素是存在于主电路的某些元件发生的故障。目前,变频器的故障报警系统主要是通过快速检查电路进行,将变频器的运行状态反馈给微处理器,然后微处理器进行处理,快速分析变频器的运行状态,最后发出报警信号。这种故障报警的方式存在一定的弊端:(1)在对故障进行报警的这个过程中所使用的时间较长,并且报警的准确度较低。由于当前变频器的故障诊断理论应用的尚不成熟,所以,这一问题是国内外的研究学者高度重视的问题,并对其进行研究。(2)这种故障报警系统具有非常简单的结构,主电路是否可以保持正常的运行状态与整个体系的安全性、可靠性息息相关,甚至造成非常严重的后果,因此,研究变频器的故障主要是研究主电路的部分。

2.1神经网络诊断技术

神经网络的控制器是一种不需要对象的数据模型,所以,在对变频器故障进行预测和诊断时,可以广泛应用神经网络,这种方法具有科学性、合理性,特别当一些故障类型和故障信号之间的逻辑关系不能很好地描述的时候,应用这种诊断方法更有效、合理。由于变频装置系统的随机性、模糊性比较强,创痛的故障检测诊断方法已然不能满足其要求,为了更好地解决此类问题,应该用基于神经网络的变频器故障诊断。基于神经网络的变频器故障诊断技术具有许多优点,同时也存在许多弊端,主要体现在:①获取样本难度比较大,②网络权值的表达方式很多人理解难度比较大,③对专家、学者的专业知识和经验之谈没有引起足够的重视。

2.2故障树模式诊断技术

故障树模型的基本思路就是进行模型分析,故障树模型是一种因果模型,可以定性分析,所以它的基准是诊断对象的某些行为特点,导致这些故障状况的因素作为底事件和中间事件,他们之间的关系用逻辑门进行表示,逻辑树模型可以将故障量与特征量之间的关系清楚地展现出来。具体诊断步骤:①确定相事件-诊断对象,②确定合乎逻辑的故障树,根据变频器实际的故障进行分析,③选择的搜寻方法要合理,能够尽可能准确、合理的查找、诊断故障。

2.3信号处理诊断技术

三相全控制流电流的故障,可以利用傅里叶分析法进行诊断,最基本的思路就是分析某些关键点,将时域信息切换至频域范围,依据蝙蝠值的具体特性诊断故障,从而确定故障类型,在利用相位特征具体诊断故障,最终将出现故障的地方确定出来。三相全控制流电流的故障还可利用沃尔什分析法进行故障诊断,主要思路是将电路中关键点的波形利用沃尔什转换,然后进行分析,此时是与中波会形成一个周期,并变换至频域中,后对其中的故障的特点进行诊断,从而检测和确定出变频器的故障。

三、变频器故障出现的原因和应对方法

3.1变频器的运行环境

在一些工厂内,空气中的粉尘和蒸汽含量很高,所以变频器一半在现场的控制柜中保护,为了更好的散热,就在控制柜上安装了冷却风扇。变频器的各个部分的电缆都从控制柜的底部连接变频器,导致控制柜封闭不严,粉尘和蒸汽可以通过控制柜的底部进去到控制柜影响变频器。

3.2过压和欠压

变频器过压和欠压是两个不同的故障,所以有不同的原因和应对方法。变频器过压报警,主要原因是因为减速的时间太短,或者制动单元出现了问题。变频器在减速的时候,电动机转子绕组切割旋转磁场的速度加快,转子的电流增大,电机从而处于发电的状态。这个时候,我们就要认真检查制动回路,发现问题,然后换掉出现问题的部分。欠压报警主要原因在于整流桥某一个部位的损坏,刚才也已经举了一个例子,是整流桥有一路桥臂开路。出现变频器欠压的问题,就要仔细检查整流桥,查看问题的部位并撤换掉。

3.3变频器频率上不去

变频器调频,发现频率调不上去时,首先看各项参数是否正常,如果参数问题排除,可以检查给定方式,如果都排除了,那么就知道是模拟量输出电路出现了问题,仔细检查模拟量输出电路,找出问题所在,排除问题。

3.4不能调高频率的变频器

分析原因后得出结论,是因为电动机安装在外面,现场对于电动机保护不当,下雨时不能对电动机及时防雨,造成了电动机受潮,雨后也未能对电动机烘干,造成了电动机内部局部发生短路现象。这样的情况比较容易解决,只要做好对电动机的保护工作,增加电动机防雨系统,及时检查电动机,如有受潮的情况及时烘干。

3.5变频器过热

这个问题最终很显然是因为变频器的通风排热系统出现问题,散热风扇的质量过于粗制劣造,造成不必要的麻烦。应该选用正规厂家合格的有质量保证的变频器,及时的跟变频器厂家沟通散热排风扇的质量问题。

四、变频器诊断技术发展方向

变频器的广泛应用是因为其性能十分优秀,在各个领域都充当了重要角色。所以对变频器故障分析及处理的相关研究有十分重要的意义。根据目前变频器故障处理相关的研究,可以知道其未来大致发展方向。

(1)新理论。例如对变频器关键点关键诊断,运用数据融合、数据挖掘及小波分析等方式进行分析处理。

(2)新网络。当前采用的BP网络还存在许多的缺陷,收敛速度过慢、局部极点小等等。我们可以在未来采用联想记忆、ART、自组织等新型神经网络来对变频器的故障分析问题进行相关诊断。

(3)各类技术结合。将目前的各种故障分析技术,如专家系统、小波转换、模糊控制、神经网络等有机的结合起来,利用各自不同的优点完成科学全面的故障分析。

(4)运用DSP。利用DSP芯片构建故障预警系统并实现诊断算法,由于DSP芯片速度快、适应性良好,在变频器故障诊断领域具有广阔的发展前景。

结束语

在变频器实际运行过程中,变频器管理及维护工作人员应当对变频器故障加强重视,对相关故障科学合理诊断,并且对其进行有效处理,以消除故障对变频器所产生的影响,使其得以更好应用。

参考文献

[1]付君,杨勋山.ANSALDO变频器在连轧机系统应用中的故障分析[J].电气传动,2013,(5).

[2]胡文彪,夏立,吴正国,等.感应电机转子故障特征在交直交变频器中的传播[J].振动、测试与诊断,2010,(4).

[3]于泳,蒋生成,杨荣峰,等.变频器IGBT开路故障诊断方法[J].中国电机工程学报,2011,(9).

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