變水果机的應用維護保養及故障處理

出處:cbj1112 發佈於:2007-09-25 16:55:57

1 引言
  由于變頻器能適應生產工藝的多方面要求,尤其是在工業自動化控制應用上, 交流變頻調速技術已經上升爲工業自動化控制的主流。交流調速系統的性能已經可以和直流調速系統相匹敵,甚至可以超過直流系統。它採用的全數字控制方式,使信息處理能力大幅度地增強。同時它將實用經驗和技巧不斷地融入軟件功能中,採用模擬控制方式無法實現的複雜控制在今天都已成爲可能,使變水果机的可靠性、可使用性、可維護性功能得以充實。由於變水果机具有調速性能好、調速範圍寬和運行效率高,使用操作方便,且宜於同其它設備接口等一系列優點,所以應用越來越廣泛。多年來,我們在生產實際應用中不斷學習,積累了一些變水果机的維護保養和維修的經驗。

2 维护保养
  由于电力電子技術和微電子技術的快速發展,變水果机改型換代速度也比較快,不斷推出新型產品,性能不斷提高,功能不斷充實、增強。現在國內市場銷售的變水果机品牌比較多,如DanfossABBSIEMENSGESchneider等等,國產變水果机品牌比較多,雖然種類繁多,但功能及使用上卻基本類似。總的來講,其使用、維護保養及故障處理方法是基本相同的。在實際應用中,變水果机受周圍的溫度、溼度、振動、粉塵、腐蝕性氣體等環境條件的影響,其性能會有一些變化。如使用合理、維護得當,則能延長使用壽命,並減少因突然故障造成的生產損失。如果使用不當, 維護保養工作跟不上去,就會出現運行故障,導致變水果机不能正常工作,甚至造成變水果机過早的損壞,而影響生產設備的正常運行。因此日常維護與定期檢查是必不可少的。
2.1 日常维护与检查
  對於連續運行的變水果机,可以從外部目視檢查運行狀態。定期對變水果机進行巡視檢查,檢查變水果机運行時是否有異常現象。通常應作如下檢查:
(1)
環境溫度是否正常,要求在-10℃~+40℃範圍內,25℃左右爲好
;
(2)
變水果机在顯示面板上顯示的輸出電流、電壓、頻率等各種數據是否正常
;
(3)
顯示面板上顯示的字符是否清楚,是否缺少字符
;
(4)
用測溫儀器檢測變水果机是否過熱,是否有異味
;
(5)
變水果机風扇運轉是否正常,有無異常,散熱風道是否通暢
;
(6)
變水果机運行中是否有故障報警顯示
;
(7)
檢查變水果机交流輸入電壓是否超過值。極限是418V(380V×1.1),如果主電路外加輸入電壓超過極限,即使變水果机沒運行,也會對變水果机線路板造成損壞。

2.2 定期检查
  利用每年的大修时间,將檢查重點放在變水果机日常運行時無法巡視到的部位。
(1)
作定期檢查時,操作前必須切斷電源,變水果机停電後待操作面板電源指示燈熄滅後,等待4min(變水果机的容量越大,等待時間越長,長爲15min)使得主電路直流濾波電容器充分放電,用萬用表確認電容器放電完後,再進行操作。
(2)
將變水果机控制板、主板拆下,用毛刷、吸塵器清掃變水果机線路板及內部IGBT模塊、輸入輸出電抗器等部位。線路板髒污的地方,應用棉布沾上酒精或中性化學劑擦除。
(3)
檢查變水果机內部導線絕緣是否有腐蝕過熱的痕跡及變色或破損等,如發現應及時進行處理或更換。
(4)
變水果机由於振動、溫度變化等影響,螺絲等緊固部件往往鬆動,應將所有螺絲全部緊固一遍。
(5)
檢查輸入輸出電抗器、變壓器等是否過熱,變色燒焦或有異味。
(6)
檢查中間直流回路濾波電解電容器小凸肩(安全閥)是否脹出,外表面是否有裂紋、漏液、膨脹等。一般情況下濾波電容器使用週期大約爲5,檢查週期長爲一年,接近壽命時,檢查週期爲半年。電容器的容量可用數字電容表測量,當容量下降到額定容量的80%以下時,應予更換。
(7)
檢查冷卻風扇運行是否完好,如有問題則應進行更換。冷卻風扇的壽命受限於軸承,根據變水果机運行情況需要23年更換風扇或軸承。檢查時如發現異常聲音、異常振動,同樣需要更換。
(8)
檢查變水果机絕緣電阻是否在正常範圍內(所有端子與接地端子),注意不能用兆歐表對線路板進行測量,否則會損壞線路板的電子元器件
(9)
將變水果机的RST端子和電源端電纜斷開,UVW端子和電機端電纜斷開,用兆歐表測量電纜每相導線之間以及每相導線與保護接地之間的絕緣電阻是否符合要求,正常時應大於1MΩ。
(10)
變水果机在檢修完畢投入運行前,應帶電機空載試運行幾分鐘,並校對電機的旋轉方向。
2.3 变频器本身的保护:
  变频器本身具有各种保护功能,:負載側接地保護、短路保護、電流限制、逆變器過熱、過載等,其自診斷功能、報警警告功能也特別完善。瞭解這些功能對於正確使用變水果机及故障查找是非常重要的。

3 故障判断及处理
  我公司Danfoss變水果机在使用中因受環境條件等因素的影響而陸續出現一些故障現象,在維修過程中,筆者積累了一些故障判斷和處理經驗。
  下面以Danfoss變水果机爲例作一介紹:當變水果机出現故障時,保護功能動作,變水果机立即跳閘,電機由運行狀態到停止,報警指示紅色發光二極管變亮,液晶顯示部分提示報警信息代碼或故障內容。這時可以根據信息代碼來分析判斷變水果机的故障範圍,如果是軟性故障,可將變水果机進行斷電覆位。如還不能恢復正常,只能採用手動或自動初始化,初始化正常後按照參數表重新將數據輸入設定。這樣,變水果机就可以在故障較輕的情況下恢復正常使用。若經以上操作後變水果机仍不正常,就要根據故障現象來檢查變水果机損壞的部位,更換元器件或電路板。故障查找時必須按變水果机的提示順序進行。例如:
(1)
故障代碼36,提示爲主電源故障,則三相整流橋模塊可能擊穿短路或開路。

(2)
故障代碼14,提示接地故障,可用兆歐表檢查電機繞組、查看電纜絕緣是否損壞。
(3)
故障代碼37,提示逆變器故障,IGBT模塊可能擊穿短路。IGBT模塊短路,主迴路熔斷器也將熔斷。當IGBT模塊某一相門極損壞時,變水果机會出現過流保護現象,這時應對IGBT模塊進行檢查。
變水果机運行時,如頻繁出現限流報警或過流保護,應檢查負載部分以及變水果机IGBT模塊是否正常,如正常,則此故障爲變水果机主板霍爾磁補償式電流傳感器損壞。霍爾磁補償式電流傳感器是一種測量正弦與非正弦週期量的電流值,能真實反映電流的波形,給變水果机提供一個控制與保護信號。變水果机上使用的該元件大部分爲瑞士LEM公司LA系列的產品,其LA系列霍爾磁補償式電流傳感器可分爲三端引出腳和五端引出腳兩種。變水果机容量不同,主板上LA系列霍爾磁補償式電流傳感器規格也不相同。
  生产运行表明,粘膠纖維生產現場含硫化氫的腐蝕性氣體會給變水果机電路板的電子元器件帶來相當大的危害,我們通過給電氣控制室送正壓新鮮風來改善環境條件,並採用樂泰電子線路板用噴塗膠,對變水果机線路板表面作防腐塗層處理,有效地降低了變水果机的故障率,提高了使用壽命。
電子元器件對靜電是非常敏感的,如被靜電放電破壞後,將造成電子元器件軟擊穿,軟擊穿會導致線路板無法正常工作。所以在更換線路板時必須注意,一定要確保工作之前戴好接地手環,將腕帶直接接地,確保人體處於零電位,以防止人體的靜電對線路板造成損壞。如沒有接地手環,在更換線路板時可用手摸一下變水果机金屬外殼,使人體的靜電通過變水果机外殼放掉(其金屬外殼導靜電)。爲確保變水果机線路板備件的安全,在保管期間,應放在有防靜電材料的袋中存放。

4 元器件好壞的簡易測試法
  在維修過程中,根據故障情況要用萬用表來檢測電子元器件的好壞,如測量方法不正確就很可能導致誤判斷,這將給維修工作造成困難,甚至造成不必要的經濟損失。測量方法分爲元器件測試和線路板在路測試兩種方式。在路測試:斷開變水果机電源,在不拆動線路板元器件的條件下,測量線路板上的元器件。對於元器件擊穿、短路、開路性故障,這種檢測方法可以方便快捷的查找出損壞的元器件,但還應考慮線路板上所測元器件與其並聯的元器件對測量結果所產生的影響,以免造成誤判斷錯誤。下面介紹元器件好壞的判斷方法:
4.1 普通二极管的检测
  用MF47型萬用表測量,將紅、黑表筆分別接在二極管的兩端,讀取讀數,再將表筆對調測量。根據兩次測量結果判斷,通常小功率鍺二極管的正向電阻值爲300500Ω,硅二極管約爲1kΩ或更大些。鍺管反相電阻爲幾十千歐,硅管反向電阻在500kΩ以上(大功率二極管的數值要小的多)。好的二極管正向電阻較低,反向電阻較大,正反向電阻差值越大越好。如果測得正、反向電阻很小均接近於零,說明二極管內部已短路;若正、反向電阻很大或趨於無窮大,則說明管子內部已斷路。在這兩種情況下二極管就需報廢。
  在路测试:測試二極管PN結正反向電阻,比較容易判斷出二極管是擊穿短路還是斷路。
4.2 三极管检测
  将数字万用表拨到二极管档,用表笔测PN結,如果正向導通,則顯示的數字即爲PN結的正向壓降。先確定集電極和發射極;用表筆測出兩個PN結的正向壓降,壓降大的是發射極e,壓降小的是集電極c。在測試兩個結時,紅表筆接的是公共極,則被測三極管爲NPN型,且紅表筆所接爲基極b;如果黑表筆接的是公共極,則被測三極管是PNP型,且此極爲基極b。三極管損壞後PN結有擊穿短路和開路兩種情況。
  在路测试:在路測試三極管,實際上是通過測試PN結的正、反向電阻,來達到判斷三極管是否損壞。支路電阻大於PN結正向電阻,正常時所測得正、反向電阻應有明顯區別,否則PN結損壞了。支路電阻小於PN結正向電阻時,應將支路斷開,否則就無法判斷三極管的好壞。
4.3 三相整流桥模块检测
  以SEMIKRON(西門子)整流橋模塊爲例,如附圖所示。將數字萬用表撥到二極管測試檔,黑表筆接COM,紅表筆接VΩ,用紅、黑兩表筆先後測345相與21極之間的正反向二極管特性,來檢查判斷整流橋是否完好。所測的正反向特性相差越大越好;如正反向爲零,說明所檢測的一相已被擊穿短路;如正反向均爲無窮大, 說明所檢測的一相已經斷路。整流橋模塊只要有一相損壞,就應更換。
4.4 逆变器IGBT模塊檢測
  将数字万用表拨到二极管测试档,測試IGBT模塊C1.E1C2.E2之間以及柵極G E1E2之間正反向二極管特性,來判斷IGBT模塊是否完好。


  以德国eupec 25A/1200V六相IGBT模塊爲例,(參見附圖)。將負載側UVW相的導線拆除,使用二極管測試檔,紅表筆接P(集電極C1),黑表筆依次測UVW(發射極E1),萬用表顯示數值爲;將表筆反過來,黑表筆接P,紅表筆測UVW,萬用表顯示數值爲400左右。再將紅表筆接N(發射極E2),黑表筆測UVW,萬用表顯示數值爲400左右;黑表筆接N,紅表筆測UVW(集電極C2),萬用表顯示數值爲。各相之間的正反向特性應相同,若出現差別說明IGBT模塊性能變差,應予更換。IGBT模塊損壞時,只有擊穿短路情況出現。
  红、黑两表笔分别测栅极G與發射極E之間的正反向特性,萬用表兩次所測的數值都爲,這時可判定IGBT模塊門極正常。如果有數值顯示,則門極性能變差,此模塊應更換。當正反向測試結果爲零時,說明所檢測的一相門極已被擊穿短路。門極損壞時電路板保護門極的穩壓管也將擊穿損壞。
4.5 电解电容器的检测
  用MF47型萬用表測量時,應針對不同容量的電解電容器選用萬用表合適的量程。根據經驗,一般情況下,47μF以下的電解電容器可用R×1K檔測量,大於47μF的電解電容器可用R×100檔測量。
  將萬用表紅表筆接電容器負極,黑表筆接正極,在剛接觸的瞬間,萬用表指針即向右偏轉較大幅度,接着逐漸向左迴轉,直到停在某一位置(返回無窮大位置)。此時的阻值便是電解電容器的正向漏電阻。此值越大,說明漏電流越小,電容器性能越好。然後,將紅、黑表筆對調,萬用表指針將重複上述擺動現象。但此時所測阻值爲電解電容器的反相漏電阻,此值略小於正向漏電阻。即反相漏電流比正向漏電流要大。實際使用經驗表明,電解電容器的漏電阻一般應在幾百千歐以上,否則將不能正常工作。在測試中,若正向、反相均無充電現象,即錶針不動,則說明電容器容量消失或內部短路;如果所測阻值很小或爲零,說明電容器漏電大或已擊穿損壞,不能再使用。
  在路测试:在路測試電解電容器只宜檢查嚴重漏電或擊穿的故障,輕微漏電或小容量電解電容器測試的準確性很差。在路測試還應考慮其它元器件對測試的影響,否則讀出的數值就不準確,會影響正常判斷。電解電容器還可以用電容表來檢測兩端之間的電容值,以判斷電解電容器的好壞。
4.6 电感器和变压器简易测试
(1)電感器的測試
  用MF47型萬用表電阻檔測試電感器阻值的大小。若被測電感器的阻值爲零,說明電感器內部繞組有短路故障。注意操作時一定要將萬用表調零,反覆測試幾次。若被測電感器阻值爲無窮大,說明電感器的繞組或引出腳與繞組接點處發生了斷路故障。
(2)
變壓器的簡易測試
  绝缘性能测试:用萬用表電阻檔R×10K分別測量鐵心與繞組、繞組與二次繞組、鐵心與二次繞組之間的電阻值,應均爲無窮大。否則說明變壓器絕緣性能不良。
  测量绕组通断:用萬用表R×1檔,分別測量變壓器、二次各個繞組間的電阻值,一般繞組阻值應爲幾十歐至幾百歐,變壓器功率越小電阻值越大;二次繞組電阻值一般爲幾歐至幾百歐,如某一組的電阻值爲無窮大,則該組有斷路故障
  注意:這種測量方法只是一種比較粗略的估測,有些繞組匝間絕緣輕微短路的變壓器是檢測不準的。
4.7 电阻器的阻值简易测试
  在路測量電阻時要切斷線路板電源,要考慮電路中的其它元器件對電阻值的影響。如果電路中接有電容器,還必須將電容器放電。萬用表錶針應指在標度尺的中心部分,讀數才準確。
4.8 贴片式元器件
(1)貼片式元器件種類
  變水果机電子線路板現在大部分採用貼片式元器件也稱爲表面組裝元器件,它是一種無引線或引線很短的適於表面組裝的微小型電子元器件。貼片式元器件品種規格很多,按形狀分可分爲矩形、圓柱形和異形結構。按類型可分爲片式電阻器、片式電容器、片式電感器、片式半導體器件(可分爲片式二極管和片式三極管)、片式集成電路。
(2)
貼片式元器件的拆、焊
  用35W內熱式電烙鐵,配長壽命耐氧化尖烙鐵頭。將烙鐵頭上粘的殘留物擦乾淨,僅剩有一層薄薄的焊錫。兩端器件的貼片式元器件拆卸、焊接操作比較容易。貼片式集成電路引腳細且多、引腳間距小,周圍元器件排列緊湊,拆裝不易。它們的拆卸和焊接,在沒有專用工具的條件下是有一定難度的,在此着重介紹貼片式集成電路的拆卸、焊接操作。

(3)
拆卸方法
  如已判斷出集成電路塊損壞,用裁紙刀將引腳齊根切斷,取下集成電路塊。注意切割時刀頭不要切到線路板上。然後,用鑷子夾住斷腳,用尖頭烙鐵溶化斷腳上的焊錫,將斷腳逐一取下。
(4)
焊接方法
  焊接前,先用酒精將拆掉集成電路塊的線路板銅萡上的多餘焊錫及髒東西清理乾淨,將集成電路塊的引腳塗上酒精松香水,並將引腳搪上一層薄錫。然後,覈對好集成電路引腳位置,將集成電路塊放在待焊的線路板上,輕壓集成電路塊,用電烙鐵先焊集成電路塊四個角上的引腳,將集成電路塊固定好,再逐一對其它各引腳進行焊接。爲了保證焊接質量,焊接時,使用細一些的焊錫絲,如0.6㎜焊錫絲,焊出來的效果好一些。

5 结束语
  變水果机的維修工作是一項理論知識、實踐經驗與操作水平的結合的工作,其技術水平代表着變水果机的維修質量。所以我們要經常閱讀一些有關的書報雜誌,不斷了解這些電子元器件所具備的功能和特點,開拓思路,給維修工作以啓迪,並將這些學到的知識應用於實際工作中,解決一些維修過程中無法解決的問題,以使自已的技術水平不斷提高。

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