变频器在轧钢系统中使用应注意的问题

 摘要 介绍变频器在轧钢系统中使用时的造型、安装环境、参数设定、电磁干扰、故障诊断等问题。
       轧钢设备单机容量大，机架数量多，相互间的速度、轧制力矩要求控制精确，配合默契，传统的交流调速方式满足不了要求。近年来已多使用变频器，由于对变频器的选型及使用不当，往往会引起变频器不能正常运行、甚至引发设备故障，以富士FRNP9S/G9S变频器为例，讲述变频器使用中应注意的几个问题。
       一、选型
       1. 变频器容量的确定
       确定变频器容量至关重要，合理的容量选择本身就是一种节能降耗措施，比较简便的方法有三种：
       (1)从电机实际功率选用变频器的容量。
       (2)公式法  设定全系数取1.05，则变频器的容量Pb为
               Pb=1.05Pm/ηm×cosφ(kW)
       式中，Pm为电机负载；ηm为电机效率。计算出Pb后，按变频器产品目录可选出具体规格。
       In为第n台电动机的额定电流，在任何情况下，都不能在连续使用时超过变频器额定电流"，当一台变频器用于多台电机时，应满足变频器的额定电流应大于或等于各个电机的额定电流之和。
       (3)电机额定电流法
       最常见、也较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的额定功率，通常都是设备所选能力偏大，而实际需要的能力小，因此按电机的实际功率选择变频器是合理的。变频器的电压等级与控制电机应一致。
       2.变频器类型的选择
       如二轧厂二线材车间的线材尾部加速辊(即夹送辊)采用变频控制，电机原型号为Y100L4-4，2.2kW，Ue=380V，Ie=5A，使用FRN3.7G9S-4的变频器。运行正常，后来因机械原因，要求电机功率加大，电机改为Y112M-4，4kW，Ue=380V，Ie=8.8A，变频器还是用原来的。运行中变频器跳闸频繁，故障指示为“OLU”，即变频器过载。经检查，变频器的额定电流为9A，而夹送辊电机运行电流在9.3A左右。后来根据被控设备的负载特性改用FRN5.5G9S-4变频器，额定电压为400V，额定输出电流为13V。上述问题再也没有发生。
       二、安装环境
       变频器对安装环境的温度、湿度、粉尘含量和振动等要求比较高。
       (1)温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素。轧钢系统的变频器安装于电磁站内，因安装环境温度高，操作室粉尘多，曾多次发生故障。在对操作室进行密封和加冷却设施后，情况大为改善。
       (2)潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路。因此轧钢系统的电磁站及操作室均应为封闭式。
       (3)振动和冲击是对电子器件造成机械损伤的主要原因。对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施。如二线材车间吐丝机电机采用变频器(FRN11G9S-4)控制，采取避振等措施后，情况大为改善。
       (4)变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，接地导线截面积应≥2mm2，长度应控制在20m以内。变频器的接地点必须与动力设备接地点分开，不能共地。信号输入线的屏蔽层，应接至E(G)上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电气连通，如果实际安装有困难，可利用铜芯导线跨接。
       (5)防止输入端过电压。变频器电源输入端往往有过电压保护，但是，如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏。因此，在实际运用中，要核实变频器的输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备，否则会造成严重后果。
       三、参数设定
       变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作。
       (1)轧钢厂一台Y180-8，11kW电机采用变频控制，变频器投入运行，电机能运行，但是电机速度不能改变。调试人员认为是最高频率设定值偏低，提高后电机速度还是不能改变，继续检查发现输出频率的上、下限限制值设定不合理。这类问题应重点检查最高频率、上、下限制值频率以及多步速度的各步频率的设定值。
       (2)外加启停按钮无效。变频器出厂时设定为通过键盘面板操作，外部控制无效，端子FWD-CM用短接片短接。选择外部启停时，必须将该短接片去掉。这类问题可能是FWD-CM短接片未取掉，操作方式和参数选择错误。
       (3)轧钢厂的夹送辊电机Y112M-4.4kW配用富士FRN5.5G9S-4变频器控制。试车时因转矩提升设置过高发生过载保护动作，后把转矩提升1改为自动转矩提升，即把转矩提升1设定为0.0，电机启动正常。变频器在启动过程中能够根据负载情况自动给出提升值，高质量地完成启动过程。如果系统调试时忽视了该参数的设定修改，当负载启动转矩较大时，将导致过流跳闸，造成启动失败。
       四、故障诊断
       变频器拥有较强的故障诊断功能，对变频器内部整流、逆变部分，CPU及外围通讯与电动机等故障进行保护。根据故障指示代码确定故障原因，可缩小故障查找范围，大大减少故障查找时间。
       (1)如果变频器环境温度升高，则经常发生“OH1”、“OH3”过热保护跳停。这时应检查变频器内部的风扇是否损坏，操作室温度是否偏高。
       (2)夹送辊电机一减速，变频器就显示故障为“OC2”，“OC2”为减速时过电流，怀疑为电机故障或对地短路。将变频器与电机连接线断开，检查电机绕组未发现匝间短路和对地短路。后来把减速时间加长，发现变频器运行正常。
       (3)一台变频器在清扫、吹灰后启动时，显示“OH2”故障指示跳停，OH2指变频器外部故障。出厂时连接外部故障信号的端子“THR”与“CM”之间用短接片短接，因这台变频器没有加装外保护，THR-CM仍应短接。经检查，由于“THR”与“CM”之间的短接片松动，在清扫时掉下。恢复短接片后变频器运行正常。
       (4)变频器在频率调到15Hz以上时，“LU”欠电压保护动作。“LU” 保护信号指整流电压不足。输入端缺相后，由于变频器整流输出电压下降，在低频区、因充电电容的作用还可调频，但在频率调至一定值后，整流电压下降较快、造成变频器“LU”跳闸。
       五、维护
       变频器运行过程中，可以从设备外部目视检查运行状况有无异常，如是否有异常的噪声、振动和气味；是否有过热或变色等情况。专职点检员也可以通过键盘面板转换键查阅变频器的运行参数，如输出电压、输出电流、输出转矩、电机转速等。掌握变频器日常运行值的范围，以便及时发现变频器及电机问题。
       此外，还要注意以下几点：
       (1)保持变频器周围环境清洁、干燥以及不能有腐蚀性气体存在。严禁在变频器附近放置杂物(如备品备件等)。
       (2)设定专职点检人员定期对变频器进行清扫、吹灰，保持变频器内部的清洁及风道的畅通。
       (3)每次维护变频器后，要认真检查有无遗漏的螺丝及导线等，防止小金属物品造成变频器短路事故。
       (4)测量变频器(含电机)绝缘时，应当使用500V兆欧表。如仅对变频器进行检测，要拆去所有与变频器端子连接的外部接线。清洁器件后，将主回路端子全部用导线短接起来，将其与地用兆欧表试验。如果兆欧表指示在5MΩ以上，说明是正常的。这样做的目的是减少摇测次数。
       (5)切断电源，由于滤波电容器上有充电电压，需一定的时间放电。为避免危险，必须等待充电指示灯熄灭，用电压表测试中间直流电压，确认已低于安全电压值，然后才能接触逆变器内的电路。经过以上试运行，确认无任何异常情况，然后可以投入正常运行。
       六、电磁干扰的问题
       变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。