摘要：介绍KGPS中频加热设备的基本原理及应用现状，结合锻造厂现有加热设备论述了设备保养的重要性及维修经验和维修中的注意事项。
关键词：KGPS中频电源；故障诊断；维护保养
中频感应加热电炉在工业领域使用极为广泛，因它具有节能，升温快，启停容易，污染少，产品质量高等优点而深受广大用户欢迎。尤其我国正在提高环境保护意识，大力推进节能减排，因此中频感应加热正在迅速代替传统的煤气及其他能源加热。我厂原来坯料加热都是使用的煤气加热，到2015年底为止，我厂已经将锻件坯料加热炉90%以上由煤气加热改造成了中频感应加热炉。事实证明，中频感应加热的优点是煤气加热所不具备的，除了上述优点外，它的广泛应用还优化了工人的作业环境，降低了噪声等。而变频设备不仅专业性很强而且技术含量比较高，要想更好地、更多地生产高质量的产品，必须具备一定的专业知识，能够尽快地排除故障和作好设备的维护，才能提高生产效率。自参加工作至今，我参加过多次中频电源、中频感应加热炉的改造和调试，现将工作中积累的经验做一个概述。
水是中频电源及感应加热炉的生命，运行中是决不能缺水的，冷却用的水最好经过软化处理，这样可以大大降低故障率。设备工作水压一般要求在0.2～0.3MPa之间，进水温度<+30度，水质PH<8，设备不能在凝露的情况下使用。
中频电源的工作原理：采用三相桥式全控电路将交流电整流为直流电，经过电抗器平波后，成为恒定的直流电流源，再经过单相逆变桥，把直流电源逆变成一定频率（一般为500～8000HZ）的单相中频电源，负载由感应线圈和并联补偿电容器组成，连接成并联谐振电路。国外一些生产厂家（如应达公司的产品）采用串联谐振式电源，国内生产厂家基本都采用并联逆变电路。我厂目前使用的就是并联逆变电路，变频器主电路由整流器，滤波电抗器，逆变器及负载四部分组成。我多年从事中频电加热炉的维护和维修工作，参与多项电炉的安装调试工作，主持完成了对多台中频感应加热炉的技术改造，对中频电加热原理和应用技术有较深的理解，总结出一些维修和保养上的经验，在这里我们简要分析一下并联式谐振电路经常出现的故障及处理方法。
通常情况下，可以把中频电源故障按照故障现象分为电源无法起动和起动后无法正常工作两大类。
一、无法起动的原因：
1、电源：接通控制电源，按主回路按钮，观察主控板上指示灯是否正常，
（1）电源缺相指示是否亮；水压指示是否亮；
（2）可用万用表和试电笔测一下主电路开关（接触器）和控制保险后面是否有电，确认电源正常。
2、整流器：检测整流器，整流器采用三相全控桥式整流电路，它包括快速熔断器、晶闸管（KP型）、脉冲变压器。
（1）首先观察快速熔断器上红色的指示器，是否弹出，为可靠起见，可用万用表通断档测一下快熔。通即正常，不通说明熔断器烧断。
（2）测量晶闸管：测量阴极——阳极间正反向电阻，也就是A—K间阻值，原则上阻值大于7K（在水冷未关断时，用指针式万用表（R×1K）档）。测量门极——阴极间阻值，也就是G—K间阻值，在15—20欧（指针式万用表（R×1）档）之间。
（3）检查整流脉冲：首先观察脉冲指示灯指示是否正常，正常时续流二极管应发出微亮的光，六只亮度差不多，过亮或不亮都是不正常的。然后用万用表直流电压最低档测脉冲电压值，大小基本相等，如果电压过低或没有，就要进一步检查主板脉冲线路部分，看保险电阻、分流阻值是否正确，续流二极管是否烧坏。
3、逆变器：逆变器由快速晶闸管（KK型）和逆变脉冲板组成。
（1）逆变管的好坏可用指针式万用表检查，一般（A—K）间阻值应大于10K（在水冷未关断时，用指针式万用表（R×1K）档），电阻为零说明短路已损坏，有时测量时发现两只都是坏的，可将一只的联接铜排螺钉拆除，然后再判断是一只损坏还是两只都损坏。
（2）检查（G—K）之间的阻值一般在12—15欧之间。
4、电压互感器：每个变压器的每个绕组都应该是通的，一般阻值为140欧姆左右。
5、.电容器：与负载并联的电热电容器可能被击穿，检查时应先确定被击穿的电容器所在的组，断开每组电容器的汇流排与主汇流排之间的连接点，测量每组电容器两个汇流排之间的电阻，正常时应为无穷大，确认坏的组后，再断开每台电热电容器引至汇流排的软铜皮（连接带），逐台检查即可找到击穿的电容器。
6、感应器线圈对地短路：可用2500V（或1000V）的兆欧表（摇表）测线圈对地电阻大于1M欧，如果怀疑线圈有短路，最好用相同的感应器作试验。
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7、各部分联接导线有断开或接触不良现象：对中频电源线联接部分螺栓松动的检查，用万用表测量连接导线或用扳手一个一个螺栓拧紧检查。
8、电抗器线圈对铁芯或对地短路，可用2500V（或1000V）的兆欧表测量线圈对铁芯或对地电阻大于1M欧，测量时要拆除连接铜排。
通过以上几个方面的检查，一般能查出大部分的故障原因，接下来可以接通控制电源，作进一步的检查，中频电源的主电路一般都有接触器控制，检查控制回路时要确保主电路不要合上，只接通控制电源，可以作以下几个方面的检查：
（1）用示波器检查整流晶闸管的脉冲，将示波器探头接在整流晶闸管的门极和阴极上，示波器置于电源同步，按下启动按钮，即可看到触发脉冲波形，应为双脉冲，幅度应大于2伏，按一下停止按钮，脉冲立即消失，重复六次，将每个晶闸管都看一下，如果门极没有脉冲，可以将示波器的探头移到脉冲变压器的原边看一看，如果原边有脉冲而次边没有，说明脉冲变压器损坏，否则问题可能出在传输线或主控板上。
（2）检查逆变晶闸管的脉冲，把示波器的探头接在逆变晶闸管的门极和阴极上，示波器置于电源同步，接通控制电源后，可以看到逆变触发脉冲，它是一串尖脉冲，幅度大于2伏，通过示波器的时标读出脉冲周期，算出触发脉冲频率，正常时应比电源柜的标称频率高约20%，这个频率为启动频率，按下启动按钮后，脉冲间距加大，频率变低，正常应比电源柜的标称频率低约40%，按一下停止按钮，脉冲频率立即跳回启动频率。
通过以上检查，基本上能排除完全不能启动的故障。
二、中频启动以后工作不正常，一般表现在下列几个方面：
1、整流器缺相：故障表现为工作声音不正常，最大输出电压升不到额定值，且电源啸叫声变大。
（1）将控制板上+22V线取掉即逆变无脉冲，将DIP开关1拨到
ON位置即关掉重复启动功能（否则电压在摆动），正常启动中频电源，顺时针旋转调功电位器到头，直流电压应到最大值，达不到或没有电压说明整流部分有问题。以此来判断整流可控硅是否全导通；
（2）用示波器观察整流器的输出电压波形（示波器置于电源同步）来判断。可以调低输出电压在200伏左右，用示波器观察，正常时输入电压波形每周期有六个波形，缺相时会缺少二个波形，这一故障一般是由于整流器某只晶闸管没有触发脉冲或触发不导通引起的，这时先用示波器看一看晶闸管的门极脉冲，如果有的话，关机后用万用表（R*1）档测量一下各个门极电阻，将不通或者门极电阻特别大的那只晶闸管换掉即可。
2、逆变引前角变大：即中频电压与直流电压的比值比正常时大（正常时比值在1.2～1.5之间）。
3、起动成功后频率比正常时高许多：线圈匝间可能有短路或电容器有开路现象。
4、起动成功后升功率易过流/使用中易跳闸过流：（1）可能是逆变引前角变小而使逆变晶闸管关不断，或存在绝缘不良现象，逆变引前角变大也易出现过流，（2）观察循环水温度是否太高，可控硅温升大造成，冷却水水套是否堵塞。
5、感应线圈故障。感应线圈是中频电源的负载，它采用壁厚3至5毫米的方形紫铜管制成，它的常见故障有以下几种：
（1）感应线圈故障，这可能引起线圈匝间打火，严重时会造成感应器击穿，如击穿必须及时补焊才能运行。
（2）钢水粘在感应线圈上，钢渣发热，发红，会引起铜管烧穿，必须及时清除干净。
综上所述，为了能采用正确的方法进行中频电源的故障维修，就必须熟悉中频电源常见故障的特点及原因，才能少走弯路，节省时间，尽快的将故障排除，恢复中频电源的正常进行，从而保证生产的顺利进行。
中频电加热炉使用维护保养注意事项：
晶闸管变频设备具有耗电省，无噪声，调节方便等许多优点，但是，由于半导体器件的过载能力较差，因此，合理使用，正确操作与精心维护是晶闸管变频设备安全运行，避免故障的重要保证。在连续工作的生产线上，搞好设备的维护保养尤为重要。
（1）经常清除配电柜内的积尘，运行中的变频设备，一般都有专用机房，但实际作业环境并不理想，在积尘较多时，往往会发生元件表面放电现象，因此必须注意经常作清洁工作，防止故障的发生。
（2）经常检查水管接头是否扎结牢固，清理冷却水管内的水垢和堵塞物，在塑料水管老化产生裂纹时应及时更换。
（3）定期对设备进行检修，对各部的螺栓螺母，压接件进行检查、紧固，接触器，继电器和触头有松动、接触不良时，均应及时修理、更换，不要勉强使用，以免引起更大的事故。
（4）经常检查负载的接线是否完好，绝缘是否可靠，透热线圈内积存的氧化皮要及时清理，隔热炉衬有裂纹时要适时更换。
论文作者:胡迎生,殷晓飞,李作营,马旭
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：中频论文; 脉冲论文; 电源论文; 晶闸管论文; 线圈论文; 示波器论文; 逆变论文; 《电力设备》2017年第30期论文;