转炉高压变频器维修技术-turnitin论文查重

摘要：本文综述了高压变频器在攀钢提钒炼钢厂中的重要性，突出了高压变频器的点检、维修的技术难度。从高压变频器的基本原理、性能特点、关键部件、故障处理、安全操作方式、日常点检维护等方面阐述了高压变频器的技术知识，为研究高压变频维修技术打下了基础。
关键词：高压变频器功率单元低损耗绝缘栅双极型晶闸管（IGBT）脉冲宽度调制脉冲幅度调制
一、引言
随着科学技术的迅猛发展，现代化企业的机器设备的自动化程度和精度越来越高，现代化企业的设备具有大型化、专业化、高速化、精密化、高智能自动化的特点，随之而来的设备专业知识和维修技术的难度相应提高，攀钢提钒炼钢厂也是如此，尤其是高压变频技术在钢厂的应用精度高、范围广，而点检、维修的技术难度大。

二、提钒炼钢厂高压变频器的应用范围

提钒炼钢厂采用了国内外等七大公司的高压变频技术，包括北京利德华福电气技术有限公司、日本东方日立、东方日立（成都）电控设备有限公司、美国罗克韦尔公司、美国罗宾康公司、法国阿尔斯通公司、深圳海力科，分别使用的高压变频器有：HARSVERT-A（11台）、DHVECTOL-DI03000/06B（1台）、东方日立（2台）、Power Flex7000(2台)、NBH（1台）、ALSPA MD2000（2台）、ZINVERT-A9H500/10Y（2台），主要用于攀钢提钒炼钢厂的大惯量除尘风机和水泵电机的控制。

三、转炉高压变频器在提钒炼钢厂使用中实际存在的问题

1、在转炉区域应用范围广：

主要用于7座转炉的

一、二次除尘、脱硫Ⅰ-Ⅴ部除尘、老转炉地下料仓除尘的大惯量风机。

2、影响范围大：

影响7座转炉和5部脱硫的生产及环保。

3、使用的厂家多，维修技术难度大：

包括北京利德华福电气技术有限公司、日本东方日立、东方日立（成都）电控设备有限公司、美国罗克韦尔公司、美国罗宾康公司、法国阿尔斯通公司。

4、变频器的规格型号功率差异大，通用性差，备件组织难度大：

分别使用的高压变频器有：HARSVERT-A06/300( 07017)3000KW（1台）、HARSVERT-A06/170 1600KW（2台）、HARSVERT-A06/410 4000KW（1台）、HARSVERT-A06/220 1800KW（2台）、HARSVERT-A06/300( 07180) 800KW（1台）、DHVECTOL-DI03000/06B 3000KW（1台）、I07D022 3000KW（2台）、Power Flex7000 3500KW(2台)、NBH 3500KW（1台）、ALSPA MD2000 2040-690 2000KW（2台）。

5、使用年限久，部分关键备件已经更换多次，机旁储备大部分是修复件：

转炉区域的高压变频器大部分是在05、06年上线使用的，已经更换过多次功率单元、主控板、电源模板等关键备件，线下的大部分是修复件。
6、部分进口高压变频器运行显示界面是英文版本，这就要求点检、维护人员具有一定的专业英语水平，而现有的点检、维护人员的专业英语知识比较低，增加了设备点检、维护人员诊断、处理故障的难度。
7、高压变频器的结构原理复杂，专业知识性强，内部程序为厂家锁定，而现有的点检、维护人员的专业理论知识比较肤浅，只能处理简单的故障，而对于复杂的故障，只能凭经验或束手无策，这样增加了处理故障的时间。
8、高压变频器属于在高强度的电压下运行的设备，一般在6000伏以上，而现有的点检、维护人员对高压设备的性能了解甚少，这样在检修和维护时，存在着一定的安全风险。

四、认真学好高压变频器知识，研究高压变频器维修技术

1、了解并掌握变频器原理以及基本知识

1.1什么是变频器？

变频器是利用电力

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半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能的控制装置。

1.2变频器的基本结构

变频器是把工频电源变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。

1.3变频器的分类

变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。

1.4 PWM和PAM的不同点是什么？

PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调制方式。
PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。

1.5电压型与电流型有什么不同？

变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。

2、掌握高压变频器关键部件的系统原理及特点

2.1高压变频器功率单元结构原理

功率单元结构原理（图1），是由二极管整流的三相全控桥、低损耗绝缘栅双极型晶闸管（IGBT）逆变桥、电容器组等元件组成的控制回路，为基本的交-直-交单相逆变电路，通过对IGBT逆变桥进行正弦脉冲宽度调制（PWM）控制，可得到功率单元输出的PWM波形（图2）。每个功率单元结构一致，可以互换，而且当某个功率单元出现故障时，封锁该功率单元IGBT的触发信号，然后让旁路SCR导通，将这个功率单元隔离出去，而不影响其他功率单元的运行。

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MODE 正常模式显示这是正常运行时的典型显示信息。
NOMV 没有中压输入检测不到输入线电压。
INH CR3 禁止（紧停） CR3 或“变频器禁止”输入有效。
OFF 等待状态变频器已就绪可以运行但处于等待状态。
MAGN 电机励磁状态变频器正在对电机励磁。
SPIN 旋转负载状态变频器正试图检测电机速度以使变频器输出频率与电机转速同步。
UXFR 上线状态变频器处于“上线状态”准备将电机同步切换到输入电源线上。
DXFR 下线状态变频器处于“下线状态”准备将电机从输入电源线切换到变频器控制。
KYPD 键盘速度指令变频器速度设定值来自键盘。
TEST 速度/转矩测试变频器处于速度或转矩测试模式。
LOS1 无信号变频器4-20mA 模拟量输入信号已经下降到预设值以下，表明输入信号无或断线。
AUTO 自动模式变频器处于自动模式状态，通常接受来自远程设定的速度指令。
DECL 减速变频器正在正常减速。
BR 制动（双频制动）变频器正在使用双频制动对电机进行减速。
COAS 自由停车变频器对电机不控制，电机仅靠摩擦惯性停止。
TUNE 电机参数自整定变频器处于电机参数自整定模式以测定电机参数。
HAND 手动模式变频器在正常模式运行。
DISPLAY 显示。
APPLICATION PAR 申请、标准。
CONFIGURATION 结构、配置。
ANALOG I/O''S 模拟量I/O。
DIGITAL I/O''S 数字量I/O。
RAIINGS 额定值。
CONTROL 控制。
DIAGNOSTICS 诊断。
PASSWORD 。
LANGUAGES 语言。

5、了解高压变频器设备的性能，降低安全风险

5.1观察高压变频器的状态

⑴、控制器就绪状态：已上控制电源，未合高压，界面除“高压未就绪”外无重故障报警，此时允许高压合闸
⑵、系统待机状态：已合高压，未启动变频器，界面显示系统待机，可启动变频器。注意：系统上高压后需等12秒才能启动变频器
⑶、运行状态：变频器已启动并运行，界面显示正在运行
⑷、停机状态：停机按钮按下后，变频器开始减速，界面显示正在停机，直至运行频率减到零，此减速过程称为停机状态，停机状态结束，系统又处于待机状态
⑸、故障状态：系统存在重故障，界面显示系统故障及重故障名称，此种状态下高压开关无法合闸，须待重故障消除后，对变频器进行复位并在变频方式下高压开关方可合闸
⑹、本控/远控状态：
本控状态：变频器柜门选择开关处于本控位置，只允许在变频器本机处进行操作
远控状态：变频器柜门选择开关处于远控位置，只允许在远程DCS处进行操作
⑺、给定方式选择状态：
本机给定：从操作面板上直接设定频率频率
模拟给定：从远程DCS设定给定频率

5.2掌握高压变频器的上电操作

⑴、合控制柜内控制电源总开关QF11 ，人机界面开关QF15。按下UPS电源按钮直至UPS打开
⑵、观察操作面板应自动进入变频器主界面
⑶、停控制电源操作与上电操作顺序相反，即先关UPS，最后分QF11。
⑷、人机界面死机时可以断开QF15再合上，重新启动人机界面。
⑸、需要强调的是，应先检查变频器是否处于控制器就绪状态，变频器界面应无系统故障等显示，如果变频方式下，高压开关仍无合闸动作，说明变频器仍处于异常锁定状态，再检查变频器确无异常后，按复位即可
⑹、变频状态下观察本机界面显示输入电压、电流等是否正常，系统在合上高压后是否处于系统待机状态；然后再执行对变频器的启动操作，电机方可运转。

5.3掌握高压变频器的启动操作

⑴、本机控制（就地启动）
检查柜门的选择开关应在本控位置，确认系统已处于系统待机状态，设定运行频率，在界面按启动，观察运行频率、电压、电流等是否正常。
⑵、远程控制
检查柜门的选择开关应在远控位置，确认系统已处于系统待机状态，设定运行频率或转速，在远程DCS（plc）发启动信号，观察运行频率、电流等是否正常。

5.4掌握高压变频器的停机操作

⑴、本机控制
确认选择开关已拨到本控位置，确认变频器在运行状态，在界面按停机，观察运行频率及输出电压等是否逐渐降到0，停机后系统应处于待机状态。
⑵、远程控制
确认选择开关已拨到远控位置，确认变频器在运行状态，在远程DCS发停机信号，观察运行频率及输出电压等是否逐渐降到0，停机后当系统处于应待机状态。

6、做好高压变频器的日常维护和保养

⑴、在每次变频器高压失电后，不能立即重送高压电。须至少等待3分钟以上，待功率单元内储存电量基本放完后，且界面无系统故障显示时，再上高压。
⑵、在对变频器进行检修时，必须保证高压电已断开，并应为防止误合闸做好相应的安全保护措施。
⑶、保证电气室内环境温度控制在25℃左右，防止变频器因环境温度报超温故障。
⑷、每天一次对电气室内卫生打扫，每两周一次对变频器滤网和表面清灰，每月一次对变频器内部清灰，防止灰尘堵塞变频器滤网，保证功率单元及工控机的良好通风与散热。
⑸、加强岗位巡检和专职点检工作，每天对电气室内卫生和环境温度做记录。
⑹、远程只可执行“启动”“停止”“加，减频率的操作，不可进行其他设定和与此无关的操作。
⑺、对高压变频器做好周期性的预防维修，保证定检修质量。
⑻、对高压变频器的关键备件做好机旁储备，做到周期更换。

五、结束语

高压变频器在攀钢提钒炼钢厂应用广泛，特别是在转炉区域广泛用于大惯量的除尘风机的控制，其节能效果明显，大大提高了除尘系统的工作能力，改善了工作环境，提高了生产率，对安全环保事业的发展起到了一定的作用。因此，对高压变频器的点检、维护非常重要，还需要我们的共同努力，不断学习，不断研究，不断进步，把钢厂的设备管理的更好！
参考文献

转炉高压变频器维修技术