摘要：在工业日益发展的今天，变频器已经成为改造传动产业、改善工艺流程、提高生产自动化水平、提高产品质量、推动技术进步的重要手段，广泛应用于工业自动化的各个领域。本文针对钻井转盘驱动变频电机上所使用的SIEMENS 的6SE70系列变频器，在应用过程中出现的各种故障报警和维修实践经验，加以总结和概括，供工区维修人员在维修过程中加以借鉴。
关键词：变频器；变频器简介；故障；维修
1、引言
SIEMENS变频器目前市场上有ECO\400\70 等系列，其中6SE70 系列是工程型变频器，都带矢量控制功能，精度比较高，是SIEMENS变频器中高档产品，欧系变频器设计的时候往往从欧洲的电网和使用环境去考虑。SIEMENS变频器在应用中，也会遇到各种各样的故障现象，借助于变频器完善的自诊断保护功能，并通过平时工作中积累的经验来提高处理变频器故障的技术水平，这将明显地缩短对变频器故障处理的时间。本文对SIEMENS的6SE70 系列变频器有代表性的故障现象进行详细分析介绍，是我的维修经验的积累。
2、SIEMENS变频器的简介
2.1、变频器的简介与概述
目前我们工区钻井中，通过变频电动机带动转盘的钻机有7台，采用西门子变频器的有4台钻机。其中采用的西门子变频器系统为全交流变频电控，其主要包括传动部分，控制部分和监视部分。传动部分主要为变频传动和低压电气的直接运行两种方式；控制部分分为网络控制方式和旁路控制方式，在正常情况下系统应采用网络控制方式，网络控制方式采用PROFIBUS-DP总线技术，旁路控制方式适用于紧急情况下的备用，采用点对点的控制方式；监控部分采用SIEMENS工控机和TP37触摸屏进行监控，同时TP37触摸屏可对系统进行操作，工控机具有WWW功能，能方便地接入油田的ERP系统，便于实现统一管理。该传动系统为一拖一控制，既每台变频器控制一台电动机。每台电动机都有它的风机冷却装置，电动机风机冷却系统控制电路在相应的变频柜的整流柜的下半部分。电动机冷却风机的起停由PLC控制，司钻在钻台可以直接操作，也可以在变频房内手动起停。
2.2、变频传动概述
变频柜：变频柜的主要由整流单元，直流母线单元，逆变单元和控制单元组成。
2.2.1、开关柜单元
开关柜单元控制变频器的总电源，其中包括变频器内的控制电路的电源和该变频柜的主动力电源。
2.2.2、整流单元
整流单元的作用是：将三相交流电转换成直流电。在变频器没有启动时，整流单元不工作，其启动信号来自于逆变单元,逆变单元通过CUVC板接收启动信号后进入运行状态，但此时的功率单元处于封锁状态，整流单元从逆变单元得到运行信号后开始进行预充电，预充电结束后，逆变器的功率单元开始释放。整流单元没有工作是PMU上的显示为O008，正常工作时显示—1。
2.2.3、逆变单元
逆变单元的作用是：将整流单元输送直流电逆变成三相交流电，通过IGBT使得输出交流电的频率可调。
2.2.4、制动单元和制动电阻
制动单元的电源直接接在直流母线上，当直流母线电压高于1154V时制动单元就会自动打开，将能量消耗在制动电阻上。制动单元以90秒钟为一个工作周期，占空比为2：1，即接通60秒，断开30秒。
2.2.5、风机制冷系统
在整流柜和逆变柜的顶部都有风机冷却装置，它使变频器内的空气处于流通状态，保持变频器的温度，使它处于良好的工作状态。
3、常见的变频器故障汇总
3.1、现象：转盘转速在正常钻进过程中经常手轮给定不起作用，转速提不上去。
例：正常钻进时转速开到60转，如果在想提高到70转，转盘手轮给定不起作用
处理：转盘参数重新优化（将负载脱开）计算电机模型，“静态电动机辨识”， 计算电机模型，“空载测量”， 计算电机模型，“调节器优化”过程后，重新启动转盘观察有无此现象。
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转盘手轮给定不起作用，原因是手轮电位器损坏。
3.2、现象：电动机正常工作时报故障停机
处理：现象观察在扭矩变化不太大时出现此状况，在PMU上报F008（直流母线电压过低），若是电机堵转、卡死情况故障报F015，发生短时电流故障，负载变化时，电网波动较大造成此现象。
3.3、现象：转盘电机频繁停止工作
原因：2号配浆泵控制线短路，造成软启动装置不停的启动55KW的配浆泵电机，从而影响变频器。
3.4、现象：转盘变频调速电动机不能开启，变频器不停重新启动，PMU面板数字混乱。
处理：打开变频柜，检查X9—1、2之间电压为19.9V，未在20V～30V之间，于是将变频柜内单相变压器输出端由31、32改为31、35，增大了电压，故障解除。
3.6、现象：转盘风机不能开启，变频器不报故障。
处理：经检查为MCC4柜内转盘风机控制系统中，交流接触器上的辅助触点未能吸合，更换后正常。
转盘风机的故障还有可能为司钻操作房内的转换开关损坏，或者是风机控制线的接头接触不好或断路。
3.7、现象一：井队搬家安装后，开转盘电机，变频器报故障F002。
处理：分析原因后，给变频器预充电3小时，手动打开整流PMU面板后，测量直流母线电压为530V。开启转盘电机，正常工作。
现象二：次日，开启电机，正常工作，挂上转盘离合器后，转盘停止，整流上报故障F005。
处理：原因为当时的发电机频率不稳定，只有一台450KW的发电机。或者是速度给定太大，没有缓慢增加。
3.8、现象：转盘不能启动，整流单元报故障F031。
处理：复位。据发电工讲，当时2号发电机转速为950转，电压为350V，发电工马上上调发电机转速到1000转，出现故障。
3.9、现象一：转盘频繁停止工作，整流单元报故障F006。
处理：复位。检查当时在用发电机组和MCC房内的各项参数。
并询问当班司钻，了解到该故障发生在钻压加到6吨时，就经常出现此现象，低于此吨位，不发生。经过对该井钻井工程设计进行查看，当时钻进地层为康村，转盘有轻微憋跳，由于该设备为早期SIEMENS的6SE70 系列变频器，制动电阻烧毁后未进行恢复导致。
现象二：转盘频繁停止工作，整流单元报故障F006。
处理：尝试更改P464参数，将其延长<实际值20（70150）、25（70458）、10（70459）>。
3.10、现象：转盘变频报故障F008（发生该故障时，发电机电压很不稳定，波动于350-410伏之间）
处理：检查P517是否等于1，若是等于1，则无法调整。同时检查P518数值为多少，是否为80%，注意记录变频器原始数值。若在P517不为1时，可微调P518。如变频器参数中，P517=1,则无P518和P519。对发电机电压、频率观察，发现当负荷较重时，井队所使用的190发电机在负荷较重的瞬间，电压下降到350V左右，频率也相应降低。因此，对井队负载进行合理分配，降低不必要的设备起动，大型电器设备启动时，错开起动或者将转盘电机停止，待大型电器设备启动正常后在起动。
4、结束语
变频器的维修工作是一项理论知识、实践经验与操作水平的结合，它的技术水平代表着变频器的维修质量。所以我们要经常阅读一些有关的书报杂志，不断了解这些电子元器件所具备的功能和特点，开拓我们的思路，给我们维修工作以启迪，并将这些学到的知识应用于实际工作中，解决一些维修过程中无法解决的问题，使我们的技术水平不断提高。
参考文献
[1]SIEMENS《矢量大全》.西门子公司出版.
[2]《变频器电路维修与故障实例分析》.机械工业出版社出版.
[3]《变频技术原理与应用》.机械工业出版社出版.
论文作者:董志强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/22
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