變頻器在水泵中的應用及常見故障處理

《科技與創新》2017年17期

尚繩義

隨著城市供水質量和供水系統可靠性的不斷提高，利用先進的水泵控制技術，配套高性能、高節能的變頻控制系統已經成為供水系統的必然趨勢。

1、變頻器在水泵中的應用

根據調速公式n=60f/p不難看出，f（頻率）的變化與n（轉速）有著直接的關係，通過改變f（頻率）而調整n（轉速），目前被認為是最佳的調速方式。目前使用的變頻器主要採用交-直-交的方式，即先將單相或三相交流電壓通過整流器（由6個二極體組成的全波整流橋）轉換成直流電壓AC→DC，再把直流電壓通過逆變器（由6個IGBT組成）轉換成頻率、電壓均可控制的交流電壓DC→AC。

變頻器主要由3三件組成：主電路部分（整流器、平波迴路、逆變器）、控制電路部分（運算電路、檢測電路、驅動電路、保護電路）、功率部件。

2、變頻器的優點及節能作用

2.1軟啟動

採用變頻器後，由於頻率的平滑改變，轉速由0平滑上升最終達到相應的轉速，因此，電機電流平滑無衝擊，減少了啟動電流對電機和電網的衝擊，延長了設備的使用壽命。

2.2降低無功功率

由於變頻器內部有大容量的濾波電容，使得功率因素接近1，提高了有功功率，使用變頻器後，不再設置無功功率的補償設備，既提高了功率因素，又減少了設備的投資。

2.3控制簡便，自動化程度高

可實現電機的正、反轉功能轉換，頻率可任意調節，運行平穩可靠；可實現PID閉環控制，可與PLC相連，自動化控制變頻器運行。

2.4節能

根據需要設定頻率，水泵中一般可根據壓力和流量等參數進行調整，當低於工頻運行又能滿足供水需求時，就能起到節能效果；設置V/F曲線為二次曲線時，也能實現節能，具體如圖1所示。從圖1中可知，當運行頻率f=25Hz時，V1遠遠低於V2，根據電度數公式電量=U×I×T，當電流I、時間T一定，U較小時，使用的電量較少。因此，二次方V/F曲線輸出電壓低，實現了節能。

3、常見故障及處理方式

變頻器發生的故障分為外部故障、內部故障。判斷出外部或內部故障後，在維搶修變頻器時可縮小檢查範圍，提高工作效率。以下是筆者在日常工作中遇到的部分常見故障及其處理方法。

3.1變頻器報欠電壓

故障原因為變頻器內部問題或變頻器外部問題。

3.1.1內部問題

用萬用表測PN電壓（正常為530V），如果低於530V，再測三相RST。如果三相RST為380V，則確定主迴路接觸器未吸合；如果三相RST低於380V，則三相輸入線路有問題。用萬用表測PN電壓正常，再測10V、24V，如果正常，則檢測電路有問題；如果不正常，則為開關電源故障。

如果上電沒反應不報警，運行才報，則可能是整流橋失效；如果在負載加重時報欠電壓，則需實時檢測，可能為大電容失效。

3.1.2外部問題

變壓器到變頻器的線過長導致線損，需要加裝電抗器；空氣開關到變頻器的接線柱鬆動。

3.2變頻器上電後跳閘

故障原因為變頻器內部問題或變頻器外部問題。

3.2.1內部問題

用萬用表對RST兩兩間測量，如果阻值小於正常值，則變頻器短路；如果報過電壓保護，則為壓敏電阻擊穿。最常見的為整流橋擊穿，約佔此故障的80%。

3.2.2外部問題

變頻器輸入端不能使用帶漏電保護的空氣開關，否則會報此故障；外部設備漏電。

3.3變頻器報過電流

故障原因為變頻器內部問題或變頻器外部問題。

3.3.1內部問題

變頻器通電就報，則檢測電路互感器損壞；IGBT失效；驅動板損壞；電容失效。

3.3.2外部問題

甩開變頻器聯接電機的線，看是否報故障，不報即為電機故障或負載過大（漏電、短路、絕緣故障）；變頻器啟動才報，可能為加速時間短（拆開電機，測量啟動後電流，如果較大，則加裝電抗器）；變頻器出線到電機之間大於50m，需要串電抗器。

3.4變頻器上電沒有反應（黑屏）

故障原因為變頻器內部問題或變頻器外部問題。

3.4.1內部問題

用萬用表測RST有電，如果PN無電，則主迴路故障（檢查接觸器、預充電電阻是否損壞）；用萬用表測RST有電，如果PN有電，則開關電源故障（開關電源電壓不足也可能導致無反應，可通過測量24V、10V測得電壓是否充足；主迴路中整流橋全燒（比較少見）。

3.4.2外部問題

用萬用表測量RST，如果沒電，則屬於外部問題；顯示屏損壞。

3.5變頻器面板忽亮忽滅

此故障原因可能為變頻器內部存在問題。

開關電源二次側負載有短路，開關電源採取電流保護（比如小變頻器的風扇發生堵轉時），此時，測量控制端子0~24V或0~10V的電壓擺動情況。

3.6變頻器報過熱故障

此故障的原因可能有2種，即變頻器內部問題和變頻器外部問題。

3.6.1內部問題

檢測電路故障，比如溫度感測器等；內部散熱風扇故障。

3.6.2外部問題

設備過熱超出風扇散熱範圍；周圍環境溫度高。

3.7變頻器面板顯示亂碼、大功率問題

變頻器面板顯示亂碼或施耐德變頻器面板顯示大功率的問題的原因為變頻器內部存在問題，即CPU主板儲存晶元故障，導致參數丟失。

3.8液位壓力顯示與實際值相差較大

此故障的原因可能為變頻器外部問題，即變頻器產生了電磁干擾，需逐項找到問題所在：①三相輸入、三相輸出電纜用屏蔽電纜，屏蔽層接地；②三相輸入套磁環，繞數圈；③三相輸入串電磁濾波器；④控制線使用屏蔽線，屏蔽層接地；⑤控制線與三相輸入、輸出線分線槽；⑥控制線與三相輸入、輸出線在一個線槽內要距離10cm以上；⑦控制線與主迴路線應交叉垂直；⑧控制線要套鋼管；⑨控制線不要用多芯線；⑩通訊線用雙絞線，帶屏蔽層，屏蔽層接地（通常單端接地，如果不可行，則雙端接地）；?液位儀故障或安裝位置不正確。

3.9變頻器突然停止運行，不報故障

此故障原因一般為變頻器外部問題，應檢查啟動迴路中中間繼電器的自鎖裝置（直接採用短接觸點與24V連接，或改為面板控制，如果問題解決，則可以確定是該繼電器存在問題）；電磁干擾；面板插頭接觸不良。

3.10變頻器停車時，常報過電壓

故障原因為變頻器內部問題或變頻器外部問題。

3.10.1內部問題

如果RST、PN正常，測得10V、24V不正常，則是開關電源故障；如果RST、PN正常，測得10V、24V正常，則是檢測電路問題；如果只在停車時出現問題，則是減速時間過短導致的回饋電流，可將減速時間延長或外接制動電阻。

3.10.2外部問題

如果RST、PN電壓較高，則是外部存在問題。

4、結束語

變頻器應用於水泵中，具有操作簡單、可靠性高、抗干擾性強、供水壓力恆定和節能高效的優點。要想優質、高效地完成產供水任務，變頻器的安全使用是重中之重，因此，熟練地將日常工作中遇到的變頻器的各種故障分析並處理，是從事變頻器在水廠應用中的維修工作人員的必備技能。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！