電鏟ACS800變頻器常見(jiàn)故障分析

摘要：由于ACS800系列DTC控制變頻器的優(yōu)異性能，與西門(mén)子6SE120系列變頻器一同被選用于WK系列電鏟。本文介紹了ACS800系列DTC控制變頻器在WK系列電鏟中常見(jiàn)的故障，并詳細(xì)介紹了檢查及維修方法，希望能對(duì)相關(guān)維護(hù)及維修人員的工作有所幫助。

使用DTC(直接轉(zhuǎn)矩控制)技術(shù)進(jìn)行變頻調(diào)速的ACS800系列變頻器近年來(lái)在世界范圍內(nèi)被越來(lái)越多的用戶選擇與肯定，這種有別于矢量控制的全新控制技術(shù)在快速響應(yīng)以及控制精度上處于領(lǐng)先地位。

WK系列電鏟采用ACS800變頻器進(jìn)行調(diào)速控制，是DTC控制技術(shù)全球首次進(jìn)入重裝備行業(yè)，彌補(bǔ)了相應(yīng)的市場(chǎng)空白。鑒于這種控制技術(shù)在重裝備行業(yè)的使用中尚無(wú)先例，其變頻器產(chǎn)生的故障往往會(huì)對(duì)電鏟用戶及維護(hù)人員產(chǎn)生困擾，針對(duì)此下面就WK系列電鏟使用ACS800系列變頻器的常見(jiàn)故障進(jìn)行描述分析。

1 常見(jiàn)故障分析

1.1 2330-接地故障或模塊電流不平衡

接地電網(wǎng)中的接地故障，內(nèi)部電流互感器的電流和過(guò)大。

此故障雖然報(bào)警時(shí)顯現(xiàn)于ISU整流單元的面板上，但接地故障的原因卻不局限于整流單元。LCL濾波器、整流器、直流回路、逆變器、電機(jī)電纜或電機(jī)出現(xiàn)接地故障，或并聯(lián)的逆變模塊電流不平衡都有可能會(huì)報(bào)2330 EARTH FAULT。

處理接地故障時(shí)不能只著眼于整流單元要全盤(pán)考慮。例如：在某礦報(bào)接地故障時(shí)故障就發(fā)生于制動(dòng)單元的電阻電纜，在長(zhǎng)時(shí)間使用后制動(dòng)單元的電纜表皮磨損接地。某礦電機(jī)編碼器的屏蔽層與電機(jī)電纜接頭相接，導(dǎo)致接地故障。整個(gè)電鏟都是一個(gè)系統(tǒng)，遇到接地故障時(shí)一定要全面考慮，不光是變頻器內(nèi)部，還有可能是其他機(jī)構(gòu)接地導(dǎo)致。例如：在某礦報(bào)接地故障時(shí)故障發(fā)生原因?yàn)槟孀儥C(jī)構(gòu)電機(jī)的速度編碼器屏蔽層未能固定可靠與電機(jī)三相電源接觸，因屏蔽層雙端接地導(dǎo)致變頻柜接地繼電器報(bào)接地故障。

1.2 3210-直流母線電壓過(guò)高

遇見(jiàn)此故障需檢查外部供電電壓是否正常，檢查逆變器相關(guān)參數(shù)(如：加減速時(shí)間等)是否在合理范圍內(nèi)，檢查制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻是否正常。

1.3 CHARGING FLT-直流母線欠壓

由于電源缺相，熔斷器燒斷或整流器內(nèi)部故障，導(dǎo)致中間直流母線欠壓。

首先檢查供電電源是否有故障或是熔斷器、斷路器有故障。其次檢查電源電壓，一般礦上的供電網(wǎng)絡(luò)都不太穩(wěn)定，由于電網(wǎng)掛載設(shè)備較多，電壓突然拉低的狀況時(shí)有發(fā)生。建議將變壓器二次側(cè)輸出電壓調(diào)整至略高于690 V的檔位。然后檢查欠壓限幅值是否太小(30.12)。

對(duì)于使用二極管整流(無(wú)電網(wǎng)回饋、非四象限)的電鏟還需要檢查逆變器的相關(guān)設(shè)定參數(shù)是否正常。使用IGBT的ISU整流單元為四象限整流可回饋性整流單元，直流母線電壓由參數(shù)設(shè)定基本保持穩(wěn)定。

1.4 2310-輸出電流超過(guò)限幅值

報(bào)2310故障，首先查看負(fù)載狀況，是否超出設(shè)計(jì)范圍。其次檢查逆變器加速時(shí)間，是否設(shè)定的時(shí)間過(guò)短。再次檢查電機(jī)和電機(jī)電纜，是否有接地或短路故障，相序是否正確等等，還有集電環(huán)等相關(guān)位置是否接地。最后檢查電機(jī)速度編碼器及其接線，是否有干擾或破損。

某礦曾報(bào)2310故障，檢查發(fā)現(xiàn)集電環(huán)刷架偏移，導(dǎo)致電機(jī)電纜接地。

1.5 7301-電機(jī)編碼器故障

脈沖編碼器和脈沖編碼器接口模塊之間的通訊，或模塊和傳動(dòng)單元之間的通訊出現(xiàn)故障。

可能的原因有很多，如：電纜松動(dòng)、短路或破損、通信超時(shí)、脈沖編碼器模塊不完整或是內(nèi)部計(jì)算速度與實(shí)際測(cè)量速度相差太大等等。所以檢查時(shí)要注意光纖和編碼器電纜是否正常，檢查是否有較強(qiáng)的干擾源，檢查編碼器接線，是否A、B通道接反了，檢查編碼器脈沖數(shù)是否設(shè)置正確等等。

某礦曾出現(xiàn)編碼器電源線破損后短路報(bào)故障7301，將電纜破損處理后恢復(fù)正常。在實(shí)際使用時(shí)發(fā)現(xiàn)ACS800系列變頻器的電機(jī)編碼器回路比較容易受到干擾，所以屏蔽層必須可靠接地且在安裝時(shí)盡量遠(yuǎn)離各類干擾源。

1.6 7121-電機(jī)堵轉(zhuǎn)故障

7121 MOTOR STALL故障原因可能是過(guò)載或是電機(jī)功率不足。堵轉(zhuǎn)時(shí)間設(shè)置太短，電機(jī)抱閘未能完全打開(kāi)以及編碼器松動(dòng)或脫落等等。

出現(xiàn)故障后應(yīng)先檢查負(fù)載是否超出設(shè)計(jì)范圍，檢查堵轉(zhuǎn)時(shí)間設(shè)定是否在合理范圍，檢查電機(jī)抱閘是否完全打開(kāi)以及檢查編碼器的狀況是否良好。

檢查編碼器時(shí)可以先將控制方式設(shè)定為開(kāi)環(huán)，如果系統(tǒng)正常則可以判定編碼器回路有問(wèn)題。如改為開(kāi)環(huán)后系統(tǒng)仍然有問(wèn)題，則可以判定不是編碼器回路的故障。

在實(shí)際使用時(shí)一定要注意礦方提供的采掘面的松軟程度，在國(guó)外某礦因?yàn)樘鞖鈽O度嚴(yán)寒且不使用炸藥松動(dòng)，采掘面極其堅(jiān)硬導(dǎo)致電鏟無(wú)法正常工作?，F(xiàn)場(chǎng)采掘面是否過(guò)于堅(jiān)硬可以觀察電鏟逆變器電流是否達(dá)到上限，若電流頻繁沖擊上限建議更換作業(yè)面。

1.7 4310-過(guò)溫故障

4310 MOTOR TEMP故障原因可能是過(guò)載、電機(jī)功率不足或是冷卻不充分導(dǎo)致。

一般來(lái)說(shuō)先檢查冷卻風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，鑒于電鏟的實(shí)際運(yùn)行溫度較高且灰塵較大，模塊風(fēng)機(jī)的損壞率相對(duì)一般工廠環(huán)境要高許多，經(jīng)常性出現(xiàn)風(fēng)機(jī)損壞后逆變器報(bào)4310故障，更換后恢復(fù)正常。對(duì)于這種狀況現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)防塵及清理工作，定時(shí)點(diǎn)檢。

1.8 整流單元無(wú)法啟動(dòng)

關(guān)于整流單元無(wú)法啟動(dòng)其實(shí)原因有很多。處理方法為：先將變頻柜啟動(dòng)方式改為本地啟動(dòng)(控制柜內(nèi)部開(kāi)關(guān)F81打至OFF擋)，再一次啟動(dòng)后如果能正常啟動(dòng)的話則說(shuō)明外圍(PLC控制部分及電路)有故障，需檢查PLC程序內(nèi)部相關(guān)變頻器啟動(dòng)條件是否都達(dá)到了啟動(dòng)要求。若是本地啟動(dòng)也無(wú)法正常啟動(dòng)，則說(shuō)明整流柜啟動(dòng)部分有故障存在，需處理。

若是變頻器的問(wèn)題導(dǎo)致無(wú)法啟動(dòng)，則首先應(yīng)該檢查柜門(mén)上的電氣分?jǐn)嚅_(kāi)關(guān)和電氣停止開(kāi)關(guān)是否處于斷開(kāi)狀態(tài)或是輔助觸點(diǎn)損壞。其次檢查安全繼電器是否正常。某礦曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)安全繼電器損壞的先例。鑒于安全繼電器有一定的保護(hù)作用，所以建議損壞時(shí)及時(shí)更換再使用。但若是緊急狀況下，可以使用普通繼電器或是接觸器短時(shí)間替換使用。再次檢查柜內(nèi)元件是否正常，例如風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)、熱繼電器保護(hù)、預(yù)充電電阻等等是否正常，因?yàn)橄鄳?yīng)元件的輔助觸點(diǎn)都串在了啟動(dòng)回路里。最后檢查主接觸器的好壞。某礦曾出現(xiàn)過(guò)主接觸器的線圈無(wú)法正常吸合。

1.9 整流單元無(wú)法關(guān)停

出現(xiàn)此故障的話檢查主接觸器的分離線圈，某礦曾出現(xiàn)過(guò)分離線圈損壞的先例。

2 總結(jié)

本文列舉的故障雖然是WK系列電鏟的常見(jiàn)故障，但也可用于其他系統(tǒng)的維修與維護(hù)工作。這些故障是我在工作中遇到的常見(jiàn)故障，還有許多其他故障就不一一列舉了。望廣大電鏟用戶和維修人員能夠從中借鑒，找到檢查故障原因的方法和思路。由于水平有限，文中的不足和錯(cuò)誤請(qǐng)給予批評(píng)與諒解。