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摘要：现有的600MW国产空冷机组中，配置为8排7列共56台空冷风机，每台风机均配备一台变频器进行调速运行。但我厂空冷凝汽器系统空冷风机的变频器在日常运行中（尤其在夏季）经常遇到变频器报警跳闸等故障情况，而变频器的跳闸直接影响真空进而影响负荷率。为有效利用变频器，提高机组的安全性与经济性，减少设备故障时间，现将我厂空冷风机变频器的常见故障原因，以及处理的方法进行统计和梳理，并提出相应的预防措施。
关键词：空冷风机；变频器；常见故障；预防措施
1 引言
近年来，随着我国工业自动化水平的不断提高，变频器的应用也越来越广泛。然而，由于各种因素的影响，使得变频器在使用过程中经常会出现一些故障。为了使变频器能够安全可靠运行，必须采取相应的预防措施。本文以某发电厂为例，对空冷风机变频器常见的故障进行了分析，并且提出了相应的解决措施，具体内容如下：
2 某发电厂空冷系统概况
某发电厂空冷凝汽器系统基本概况：由于我厂地处干旱少雨的西北地区，为节约用水，采用机械通风直接空冷系统ACC，GEA基伊埃公司设计制造。直接空冷系统为单排管、鼓风式机械通风系统。系统容积11250m，每个冷区段由8块翅片管束组成，配一台9.14m风机，风机电机为调频电机，变频器由罗克韦尔自动化公司提供。其中每个空冷岛由8排管束组成，每组管束有7台风机（110kw/台），其中5台顺流风机、2台逆流风机（可正转也可反转）；每个风机由一个变频器控制，变频器安装在机组南侧靠近空冷岛正下方。机组于2006年年底投运，投运后运行较正常，但由于该地区夏季温度较高，空冷凝汽器系统常出现真空偏低的现象，影响负荷较大，同时变频器也出现频繁跳闸现象。
3 变频器概述
变频器即VFD，其主要是通过对电动机的工作电源频率进行改变，以达到控制电动机的目的。变频器本身属于一种电力控制设备，主要应用的是微电子及变频技术。变频器一般由以下几个部分组成：制动单元、微处理单元、滤波、整流、逆变、检测单元以及驱动单元等等。它能够按照电动机的具体需求为其提供所需的电源电压，从而实现调速和节能。此外，大部分变频器都具备多种保护功能，如过载保护、过电压保护以及过电流保护等。
可以说变频器最主要的作用就是节能，而节能效果最为明显的应属在风机和水泵等大功率设备的应用上。为有效地确保生产过程中的可靠性，各类用于生产的机械设备在设计配套的动力驱动装置时，一般都会预留出一定的富余量。如果电动机无法在满负荷的条件下运行，除提供给动力驱动装置所需的动力外，一部分多余的力矩会造成有功功率消耗的增加，从而导致电能浪费。以往风机和水泵等设备主要采用的都是一些较为传统的调速方法，即通过对出入口位置处的挡板及阀门开度进行调节，来控制风量和供水量，这样不仅输入的功率较大，而且还有很大一部分的能源消耗在挡板及阀门的截流过程中。而采用变频器进行调速时，若是在流量要求相对较小的情况下，便可通过降低风机或水泵的转速来满足正常的运行要求，进而达到了节能的目的。
4 某发电厂空冷凝汽器风机变频器投运以来出现的故障类型
某电厂自2006年空冷凝汽器风机变频器投运以来，变频出现的故障主要表现为两大类：一类是运行过程中，变频器突然出现自动停机现象，变频器控制面板的液晶面板显示器随即显示出相应的设备代码，维修人员可以根据设备故障显示代码，严格按照变频器使用说明书提供的故障原因指导查找方法，进行一步一步的查找和分析，找出故障真正原因，然后采取相对的对策加以解决。这类故障一般是由于变频器运行参数不合理、或者是变频器运行工况发生改变、现有工况条件已不适合原变频器调试运行设置参数，不能满足变频器正常使用要求所产生的一种变频器自动保护停机现象，故障排除前有的变频器出于设备安全运行考虑不能重新启动，有的变频器可以重新开机，但会出现频繁自动停机现象。
另一类是由于使用环境恶劣，高温、导电粉尘引起的短路、潮湿引起的绝缘性能降低或击穿，变频器因使用年限长造成元件老化损坏、电网系统工作不正常造成变频器主板电路、电源电路故障等问题，严重时可能会出现打火、爆炸等异常现象发生。
5 发电厂空冷凝汽器风机变频器常见故障及处理方法
5.１ 故障原因：过热故障
处理方法：第一，检查环境温度是否超过标准（根据环境温度投入轴流风机或空调）；第二，检查变频器的散热风机工作是否正常，散热风道有无堵塞（若堵塞及时进行清理检修）；第三，检查变频器散热器的温度显示值、温度传感器是否正常（定期对其进行检查更换）；第四，检查变频器风扇，风扇损坏时大量的热量积聚在变频器内部散不出去。
5.2 故障原因：过电流
处理方法：第一，检查输入三相电源是否出现缺相或不平衡（保证电源可靠、稳定）；第二，检查电机接线端子（Ｕ、Ｖ、Ｗ）电路之间有无相间短路或对地短路；第三，检查电机电缆（包括相序正确）；第四，检查变频器输出侧安装的电磁开关是否误动作（启动前进行复位）；第五，检查变频器的加速时间（不能过长或过短）。
5.3 故障原因：过载
处理方法：第一，检查负载是否过重（空载启动）；第二，检查变频器输出三相是否平衡；第三，检查变频器输出侧安装的电磁开关是否误动作（启动前进行复位）；第四，检查变频器的加速时间（不能过长或过短）；第五，检查减速机润滑油温度（冬季温度过低，油的黏度增加，负载增加，必要时投入润滑油电加热，冬季油温不得低于１８℃）。
5.4 故障原因：过电压
处理方法：检查电源电压是否在规定范围内（启动前应通知运行值班员，以确保电源电压的稳定、可靠）。
5.5 故障原因：欠电压
处理方法：第一，检查电源是否存在停电、瞬间停电、主电路器件故障、接触不良等（确保供电可靠，启动设备前检查电源、设备的可靠、正常）；第二，检查系统中是否存在大启动电流的负载避免大型设备同时启动。
5.6 故障原因：接地故障 处理方法：第一，检查电机的对地绝缘（停运再次启动前应测绝缘）；第二，检查电机电缆的对地绝缘（应定期对电缆对地绝缘进行测量）。第三：检查变频器内部霍尔传感器是否损坏（传感器损坏有可能误报接地故障）。
5.7 故障原因：外部的电磁感应干扰
处理方法：变频器周围存在干扰源（主变、启备变），它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。（可以通过提高变频器本身的抗干扰能力，但不现实。因此我们采用了减少干扰源与增加ＲＣ吸收器的方法）。
5.8 故障原因：雷击感应雷电
处理方法：雷击或感应雷击形成的冲击电压造成变频器的损坏（在变频器附近装设避雷器；在变频器输入侧加装 ＡＣ电抗器，增强变频器抗电压变化的能力）。
5.9 故障原因：振动噪声
处理方法：第一，电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的振动，特别是当脉动转矩与机械共振电恰好一致时更为严重（及时检查振动保护的正常投入）；第二，噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声（确认机械共振点，利用变频器的频率屏蔽功能，使这些共振点排 除在运行范围之外；由于变频器噪声主要有冷却风扇机电抗器产生，因选用低噪声器件；在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器，减小因PWN调制方式造成的高次谐波）。
5.10 故障原因：变频器内部主要元器件故障
处理方法：第一，若运行中电流波动，在排除负载原因后检查I/O板是否损坏；第二，IGBT损坏（使用年限过长或内部散热故障），一般这种情况下可直接导致变频器上级开关故障跳闸，熔断器熔断。
我们可以通过上表比较明了的看到变频器经常出现的问题，以及应对措施。以上十种故障虽然都曾出现过，但经常出现的故障只有过热、过电流、过载、接地、振动、内部故障几种，并且其原因一般是环境温度偏高变频器风扇故障（冷却风扇寿命较短，临近使用寿命时，风扇产生震动，噪声增大，最后停转，变频器过热跳闸；另外冷却风扇的寿命受限于其轴承，在变频器连续运转时，应检查冷却风扇的轴承以便及时更换）、变频器内部积尘较多影响散热（西北地区四季风沙较大，设备积尘严重影响散热）；振动保护动作（未能及时发现固定螺栓的松动，造成振动保护动作跳闸）、由于我厂使用了大量的非线性负载（空冷风机变频器），产生谐波，导致变频器发生内部故障，以及电动机绝缘损坏引起短路。
6 发电厂空冷凝汽器风机变频器预防措施
空冷变频器发生的故障大多是由于设备管理人员日常维护不到位引起的，使得有的变频器长期缺乏正常日常维护，造成变频器因各种原因，故障频发。预防措施及解决办法有：
6.1 加强变频器的规范化使用管理
建立建全变频器的日常维护制度，设立专人负责保养，具体要做好运行数据记录和故障记录，定期测量变频器及电机的运行数据，包括变频器输出电流、输出电压、变频器内部直流电压、散热器温度、工作环境温度、湿度等参数，与合理数据对照比较，以利于提早发现故障隐患；变频器如发生故障跳闸，务必记录故障代码和跳闸时变频器的运行工况，以便具体分析故障原因。
6.2 加强日常检查
最好每半月检查一次，检查、记录运行中变频器输出三相电压，并注意比较它们之间的平衡度；检查记录变频器的三相输出电流，并注意比较它们之间的平衡度；检查记录散热器温度，工作环境温度；查看变频器有无异常振动、声响，风扇是否运行正常。
6.3 加强变频器的日常维护
做到变频器每季度保养一次，要及时清除变频器内部的积尘、脏物，将变频器保持清洁，操作面板清洁光亮；在保养的同时要仔细检查变频器内有无发热变色部分，阻尼电阻有无开裂，电解电容有无膨胀、漏液、防爆孔突出等现象，PCB板有无异常，有没有发热烧黄部位等。这就需要做到以下两点：
第一，创建良好运行环境。配备专人对变频器进行定期吸尘、清扫，保持变频器风道畅通、内部清洁、无污垢。此外，做好变频器周围环境的清洁工作，使其运行在干燥的外部环境中，禁止在其周围堆放杂物。在完成环境卫生清扫之后，必须认真检查是否存在遗漏的导线、螺丝等，避免因丢失小金属物品而导致变频器故障；
第二，做好外观检查工作。当变频器处于运行状态时，可以从其外观目视检查运行状况是否存在异常现象。在巡检时，通过键盘面板转换键查阅变频器的运行参数来全面掌握变频器的运行状态。
6.4 进行故障诊断
变频器本身都具备强大的故障诊断功能，可对内部发生的一些故障进行保护。变频器在故障复位以前、保护跳闸后的这一期间内，会始终显示故障代码。维修人员可以按照指示代码来确定其故障原因，这样不仅能够缩小故障查找的范围，并且还可以节省查找故障的时间，有利于及时对故障进行维修。
结语
变频器的科技含量较高，是一种集电力电子、微电子技术、电气传动技术，计算机技术等于一体的高科技产品，因此其故障多种多样，而本人并非专业的技术人员，只是就自己实际 工作中出现的一些问题结合理论总结的一些经验，希望能对有同样问题的同行一些帮助。
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论文作者:刘志明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/8
标签：变频器论文; 故障论文; 风机论文; 原因论文; 凝汽器论文; 方法论文; 风扇论文; 《电力设备》2017年第34期论文;