HIVERT高压变频器在一次除尘风机上的应用及维护

摘 要：本文重点介绍了HIVERT高压变频器在使用过程中经常出现的问题，分析变频器的组成特点和故障形态，并结合实践经验提出一些典型故障分析和维护措施。

关键词：变频 节能 故障 维护

一、引言

目前HIVERT高压变频器在冶金行业设备中广泛应用，变频器是当今节约电能、提高自动化程度、提升产品质量、改善工艺流程、改善环境和推动技术进步的一种主要手段。利用变频器带动电动机，起动电流小，可以实现软起动和运行过程中无级调速，方便地进行调速控制，节电效果显著，性能稳定、可靠性高。2005年二炼钢落地新建时，在设计上采用较为原始的液力耦合器进行风机调速控制，液力耦合器调速一方面线性较差，对机械设备的冲击较大，直接影响设备的使用寿命。同时也严重耗费大量能源供需，于是改造为变频式控制。

二、HIVERT高压变频器特点

1、采用矢量控制正弦波PWM调制技术，精度高，响应快，变频效率大于98%，人机界面中文语言，操作容易，功能强大。

2、HIVERT高压变频器还具有过流保护、缺相保护、过压保护、过热保护、限流功能、控制电源故障连锁保护、控制电源双路冗余、可有效减少无功输入，降低输入容量。

3、功率单元模块化结构，可以互换，维护简单，全面的故障监测电路、及时的故障报警保护和准确的记录故障保存。

4、采用功率单元与控制器光纤通讯，完全电气隔离；灵活强大的通讯功能，隔离RS485接口，采用profibus-DP通讯,光纤通讯技术，提高了抗干扰能力和可靠性。

5、高压变频对实现高产、稳产、优质、低耗和安全生产，都具有极其重要的作用。

三、HIVERT高压变频器系统控制及工艺要求

1、电动机的转速与电源频率成正比，而电动机的转速又总是略低于同步转速，因而提高频率可使转速升高，降低频率可使转速降低，连续地改变频率可以实现无级调速。HIVERT高压变频器主要是用在二炼钢1#、2#转炉一次除尘风机，共两套除尘系统，其设备及要求如下表所示:

2、HIVERT高压变频器一般由主电路、功率单元和控制系统组成。隔离变压器为干式变压器，采用强迫风冷；原边为Y接法，副边绕组间有一定的相位差。10kV变频器功率单元的数量为27块，每相均为9块功率单元，功率单元采用串联叠波升压，三相输出Y接法，中性点悬浮，得到驱动电机所需的变频三相高压电源，如下图

3、除尘系统使用10kV的变频器9个功率单元串联，可以得到9～0～-9共19个不同的电压等级。逆变器输出采用多电平移相式PWM技术，同一相的功率单元输出相同幅值和相位的基波电压，串联各单元的载波之间互相错开一定的电角度，使得迭加以后输出电压的等效开关频率大大增加，波形等效开关频率的提高，有助于改善输出电压波形，降低电流谐波。实现多电平PWM，输出电压非常接近正弦波。如下图所示:

4、远程PLC工频运行

⑴操作并确认旁路柜在旁路投入状态（两刀闸（QS1和QS21）都应在向下的位置）。

⑵高压上电：合高压开关柜。

⑶高压下电：分断对应的高压开关柜。

四、 HIVERT变频投入时上电前的准备工作

1、打开旁路柜的柜门，用摇表检查电机的绝缘。

2、检查旁路柜的两刀闸的位置，变频投入时两刀闸（QS1和QS22）都应在向上的位置，送变频器的控制电源。

3、检查变频器单元柜控制触摸界面上的三个指示灯，分别为“高压指示”“运行指示”和“故障指示”，这时候三个指示灯应全灭。检查变频器单元柜控制触摸控制界面下面的“高压分断”按钮是否为弹起状态。

4、检查变频器单元柜上的触摸控制界面，里面操作界面上显示的为“高压不就绪”并且无其他的故障显示。

5、将液力耦合器的阀门开到100%；这样的情况下，就可以上高压。

五、常见故障及维护处理

变频器故障后，在人机界面上有明确显示。可以根据监视器显示的故障信息，分别采取相应的处理措施，HIVERT高压变频系统存在的故障可以分为轻故障和重故障。

1、HIVERT高压变频系统发生轻故障时，系统给出间歇灯光报警，轻故障包括变压器过热报警，柜门连锁打开。对于轻故障的发生，系统不作记忆处理，仅在故障指示中显示。故障存在时报警，如果故障自行消失，则报警自动取消。系统运行时如果发生这类故障，变频器并不立即停机。在停机状态下，如果存在这类故障，也能进行启动操作。

2、HIVERT高压变频系统发生重故障时变频器立即停止运行，系统给出连续的报警信号和故障指示，发出高压分断指令，系统保持故障指示及高压分断指令。故障一旦发生，系统作记忆处理，如果故障自行消失，故障指示、高压分断等指令也都一直保持。只有故障彻底排除，并且用人机界面上的系统复位按钮复位后才能使变频器恢复到系统待机状态，重故障有：外部故障、变压器过热、电机过流、柜温过热、单元功率故障、变频器过流、高压失电、PLC故障、控制器不通讯、PLC不通讯。在二炼钢生产中HIVERT高压变频最平凡故障是功率单元，其包括：熔断器故障、过热、IGBT故障、电源故障、欠压、过压、光纤故障。

⑴功率单元光纤通讯故障：须检查功率单元控制电源是否正常（正常时，绿色指示灯发光），功率单元以及控制器的光纤连接头是否脱落，光纤是否折断。

⑵功率单元IGBT故障：须检查功率单元输出L1、L2端子是否短路，电机绝缘是否完好，装置是否过载运行，负载是否存在机械故障。

⑶功率单元过热：须检查环境温度是否超过允许值，功率单元柜风机是否正常工作，进风口和出风口是否畅通，装置是否长时间过载运行。最后检查功率单元温度继电器是否正常。

⑷功率单元熔断器故障：须检查功率单元的三相进线是否松动，进线熔断器是否完好。

⑸变压器超温报警：当变压器温控仪测量温度大于其设置的报警温度（默认设置为130℃）时，温控仪超温报警触点闭合。此时应检查变压器柜顶风机或柜底侧吹风机是否工作正常；测温电阻是否正常（有无断线、线路接触不良）；过滤网是否堵塞；是否长期工作于过载状态；环境温度是否过高，变压器柜风机控制和保护电路是否正常。

⑹电机过流：须检查参数设置，电机或负载机械是否堵转，电机绕组绝缘是否损坏；电源电压是否过低。

3、如何更换功率单元

单元柜内的功率单元模块是完全一致的，如果某一单元由于故障而不能正常工作，可以在允许设备退出的时间用备用单元将其替换。更换功率单元模块可遵照以下步骤进行：

⑴停机，使变频器退出运行状态；

⑵切断高压电源，推出高压柜小车，并将本地或远程高压分断开关锁定；

⑶打开功率柜柜门，等待所有单元的指示灯熄灭；

⑷拔掉故障单元的TX、RX两根光纤头；

⑸用扳手卸下故障单元的R、S、T输入电源接线和L1、L2输出连接铜排；

⑺拆下故障单元与轨道的两个固定螺丝；将故障单元沿轨道拔出，注意轻拿轻放；

按与上述拆卸相反的顺序将备用单元装上并接线 ；系统重新上电投入运行；

六、结束语

高压变频调速控制是一种新型的调速方法，在使用过程中遇到的一些常见问题，除了总结经验采取有效措施解决以外，更要注重设备正常运行时的维护和保养，更好地发挥变频器的作用，才能在机械电气设备中充分发挥其优越性。

参考文献：

[1] HIVERT高压变频器手册