降低生产中变频器的故障率

1、云景林纸股份有限公司云景林纸股份有限公司降低生产中变频器的故障率纸浆厂电仪QC小组2011年7月15日发表人：黎发表人：黎 祥祥前言前言 20世纪50年代末开始，电气传动领域进行了一场重要的技术变革将原来只用于恒速传动的交流电动机实现速度控制，以取代制造复杂、价格昂贵、维护不便的直流电动机。近十多年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，变频器已经广泛应用于交流电动机的速度控制。其最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。在风机、水泵、压缩机等流体机械上应用可以节约大量的电能;在纺织、化纤、塑料、化学等工业领域，利用变频器的自动控制性能可以提高产品质量

2、和数量;在机械行业中，应用变频器是改造传统产业、实现机电一体化的重要手段。从数百瓦的伺服系统到数万千瓦的特大功率高速传动系统，从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速传动，从单机传动到多机协调运转，都可以采用交流调速装置。随着变频器运用范围扩大，使用的数量不断增加，其故障率一直居高不下，降低了产量和质量，对分厂及公司了盈利造成影响，为此我们QC小组选择该课题。一、一、QC小组概况小组概况小组名称小组名称云景林纸纸浆厂电仪云景林纸纸浆厂电仪QCQC小组小组成立时间成立时间20112011年年7 7月月课题名称课题名称降低整流变的故障降低整流变的故障率率注册时间注册时间201120

3、11年年7 7月月注册编号注册编号KG2011-5KG2011-5 12-1 12-1课题类型课题类型攻关型攻关型组组 长长吴应祥吴应祥平均平均TQCTQC教育时间教育时间平均平均1616小时小时/ /人人活动频率活动频率每月每月1 12 2次次小组小组成员成员姓名姓名性别性别年龄年龄文化程度文化程度技术职称技术职称职务职务吴应祥吴应祥男男3535大专大专电仪工程师电仪工程师组长组长丰国章丰国章男男3535大专大专电气工程师电气工程师诊诊 断断 师师明明 华华男男3333大专大专电气助理工程师电气助理工程师副组长副组长饶明顺饶明顺男男3434大专大专电气助理工程师电气助理工程师组员组员李荣祥李

4、荣祥男男3535大专大专电气助理工程师电气助理工程师组员组员吴应平吴应平男男3333大专大专电气助理工程师电气助理工程师组员组员张光华张光华男男3434大专大专电气助理工程师电气助理工程师组员组员周周 俊俊男男3131大专大专电气工程师电气工程师组员组员黎黎 祥祥男男3030大学大学电气助理工程师电气助理工程师组员组员 制表人：黎祥制表人：黎祥 制表时间：制表时间：2011年年7月月二、选题理由二、选题理由生产需求生产需求症症 结结课课 题题变频器的故障率为变频器的故障率为1%，即故障停机，即故障停机时间不超过时间不超过433分钟分钟/月。月。2011年年1-6月份变频器故障引起停机时间月份变

5、频器故障引起停机时间平均为平均为1170分钟分钟/月，其故障率为月，其故障率为2.7%。降低生产中变频器的故障率降低生产中变频器的故障率三、活动计划三、活动计划 活动项目活动项目7月月8月月9月月10月月11月月12月月责任人责任人现状调查现状调查全员全员确定目标确定目标吴应祥吴应祥分析原因分析原因全员全员要因确认要因确认全员全员制定对策制定对策全员全员对策实施对策实施全员全员效果检查效果检查丰国章丰国章巩固措施巩固措施全员全员计划：计划： 实际：实际：四、现状调查四、现状调查变频器故障引起停机时间统计变频器故障引起停机时间统计表如下：表如下： 月份月份项目项目1月月 2月3月4月5月6月变频

6、器故障引起变频器故障引起停机停机时间时间（分钟（分钟/月）月）8851450 452953 1610 1670平均平均1170线图如下：线图如下： 由表可见，由表可见，3月份控制较好为月份控制较好为140分钟分钟/月，接近厂月，接近厂部目标部目标130分钟分钟/月。月。五、确定目标五、确定目标1170分钟/月433分钟/月历史性历史性查看查看2009年纸浆年纸浆厂的生产记录，厂的生产记录，发现其变频器的发现其变频器的故障率为故障率为1%，可见制定的目标可见制定的目标合理可行。合理可行。领导重视领导重视车间积极参与车间积极参与小组活动。从小组活动。从思想上、行动思想上、行动上落实，人员上落实，人

7、员力量得到保证。力量得到保证。基础性基础性小组成员由小组成员由电电气气工程师、电工程师、电气技术人员、气技术人员、现场操作人员现场操作人员组成，有丰富组成，有丰富的一线生产经的一线生产经验。验。六、原因分析六、原因分析降降低低整整流流变变的的故故障障率率人人机机参数设置不对参数设置不对中间电路中间电路 专业技能不够专业技能不够整流器整流器 控制电路控制电路 逆变器逆变器 转矩控制转矩控制 给定信号的选择给定信号的选择 变频器的启动方式变频器的启动方式 变频器控制方式变频器控制方式 电机参数电机参数 抗晃电功能选择抗晃电功能选择 IGBT逆变模块逆变模块 整流桥整流桥 料料法法环环过热过热 变频

8、器的日常维护变频器的日常维护日常检修日常检修环境恶劣环境恶劣过流过流电源异常电源异常过载过载外部电磁干扰外部电磁干扰欠压欠压过压过压雷击、感应雷电雷击、感应雷电七、要因确认七、要因确认确认一确认一 结论：结论：非要因非要因确认内容：专业技能不够确认内容：专业技能不够确认分析确认分析： 通过对电气技术员的培训情况的调查，通过对电气技术员的培训情况的调查，职工均取得了技能等级证书或相应技术职称，职工均取得了技能等级证书或相应技术职称，操作水平较高。操作水平较高。(见下表）见下表）电气技术员培训情况调查表电气技术员培训情况调查表 培训培训项目项目电气助理电气助理工程师工程师电气工电气工程师程师验证人

9、验证人培训人数（人）培训人数（人）153取证人数取证人数(人人)153合格率（）合格率（）100100确认内容：确认内容：电机参数设置不对电机参数设置不对确认分析确认分析： 变频器在参数中设定电机的功率、电变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。可以从电机铭牌中直接得到。 确认二确认二 结论：结论：非要因非要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：变频器采取的控制方式不对变频器采取的控制方式不对确认分析确认分析： 速度控制、转距控制、速度控制、转距控制、PI

10、D控制或其控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。控制精度，需要进行静态或动态辨识。一般都采用速度调节控制，未出现过异一般都采用速度调节控制，未出现过异常。常。 确认三确认三 结论：结论：非要因非要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：设定变频器的启动方式不对设定变频器的启动方式不对确认分析确认分析： 变频器在出厂时设定从面板启动，用变频器在出厂时设定从面板启动，用户可以根据实际情况选择启动方式，可户可以根据实际情况选择启动方式，可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。以用

11、面板、外部端子、通讯方式等几种。采用就地和远程启动，未出现过异常采用就地和远程启动，未出现过异常 。 确认四确认四 结论：结论：非要因非要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：给定信号的选择不对给定信号的选择不对确认分析确认分析： 变频器的频率给定也可以有多种方式，变频器的频率给定也可以有多种方式，面板给定、外部给定、外部电压或电流面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定，当然对于变频器给定、通讯方式给定，当然对于变频器的频率给定也可以是这几种方式的一种的频率给定也可以是这几种方式的一种或几种方式之和。采用通讯方式给定，或几种方

12、式之和。采用通讯方式给定，未出现过异常。未出现过异常。确认五确认五 结论：结论：非要因非要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：转矩控制设置不对转矩控制设置不对确认分析确认分析： 一般厂家默认较低，可根据实际情况一般厂家默认较低，可根据实际情况调节电机启动转矩百分比，以丹佛斯调节电机启动转矩百分比，以丹佛斯2800为例，一般设置为例，一般设置160%。 确认六确认六 结论：结论：非要因非要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：抗晃电功能选择不对抗晃电功能选择不对确认分析确认分析： 一般变

13、频器都自带抗晃电功能，可根一般变频器都自带抗晃电功能，可根据参数调节自启动及抗晃电时间。据参数调节自启动及抗晃电时间。 确认七确认七 结论：结论：非要因非要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：整流桥损坏整流桥损坏确认分析确认分析： 整流桥与单相或三相交流电源相连接，整流桥与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。一月份发生一产生脉动的直流电压。一月份发生一次。次。 确认八确认八 结论：结论：要因要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：中间电路损坏中间电路损坏确认分析确认分析： 可

14、使脉动的直流电压变得稳定或平滑，可使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用，可以通过开关电源为各供逆变器使用，可以通过开关电源为各个控制线路供电，可以配置滤波或制动个控制线路供电，可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。装置以提高变频器性能。 确认九确认九 结论：结论：非要因非要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容： IGBT逆变模块损坏逆变模块损坏确认分析确认分析： 将固定的直流电压变换成可变电压和将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。三月份发生一次。频率的交流电压。三月份发生一次。 确认十确认十 结论：结论：要因要因 确认

15、人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：控制电路损坏控制电路损坏确认分析确认分析： 将信号传送给整流器、中间电路和逆将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信变器，同时它也接收来自这些部分的信号。其主要组成部分是：输出驱动电路、号。其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。主要功能是利用信号来操作控制电路。主要功能是利用信号来开关逆变器的半导体器件，提供操作变开关逆变器的半导体器件，提供操作变频器的各种控制信号，监视变频器的工频器的各种控制信号，监视变频器的工作状态，提供保护功能。作状态，提供保护功能。 确认确认十二十二

16、结论：结论：非要因非要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：过压过压 确认分析确认分析：变频器都有一个正常的工作电变频器都有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时很可能损压范围，当电压超过这个范围时很可能损坏变频器，变频器的过电压集中表现在直坏变频器，变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。一月份、三月份、流母线的支流电压上。一月份、三月份、五月份和六月份都发生过此类故障。五月份和六月份都发生过此类故障。确认确认十十三三 结论：结论：要因要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容

17、：欠压欠压 确认分析确认分析： 变频器电源输入部分有问题，需检查变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。二月份和三月份各发生后才可以运行。二月份和三月份各发生一次。一次。 确认确认十四十四 结论：结论：要因要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：过流过流 确认分析确认分析： 过流故障可分为加速、减速、恒速过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。二月份、均，输出短路等原因引起的。二月份、

18、三月份、四月份和六月份都发生过此类三月份、四月份和六月份都发生过此类故障。故障。确认确认十五十五 结论：结论：要因要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：过载过载 确认分析确认分析： 过载故障包括变频过载和电机器过载。过载故障包括变频过载和电机器过载。其可能是变频器选型过小，加速时间太其可能是变频器选型过小，加速时间太短，直流制动量过大、电网电压太低、短，直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。一月份、二月负载过重等原因引起的。一月份、二月份、三月份、四月份、五月份和六月份份、三月份、四月份、五月份和六月份都发生过此类故障。都发

19、生过此类故障。确认确认十六十六 结论：结论：要因要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：过热过热 确认分析确认分析： 变频器的风道阻塞和风机损坏导致过变频器的风道阻塞和风机损坏导致过热故障，从而引起变频器跳闸。三月份热故障，从而引起变频器跳闸。三月份和八月份各发生一次。和八月份各发生一次。确认确认十七十七 结论：结论：要因要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：变频器的日常维护不到位变频器的日常维护不到位确认分析确认分析： 变频器的日常维护每月进行一次清扫，变频器的日常维护每月进行一次清

20、扫，发现故障及时解决。发现故障及时解决。确认确认十八十八 结论：结论：非要因非要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：日常检修方法不正确日常检修方法不正确确认分析确认分析： 检修变频器都按照说明书的方法来检修变频器都按照说明书的方法来检修。检修。确认确认十九十九 结论：结论：非要因非要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：外部电磁干扰外部电磁干扰确认分析确认分析： 如果变频器周围存在干扰源，它们将如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器内部，引通过辐射或电源线侵入变频器

21、内部，引起控制回路误动作，造成工作不稳定或起控制回路误动作，造成工作不稳定或停机，严重时烧坏变频器。四月份发生停机，严重时烧坏变频器。四月份发生过一次。过一次。确认二十确认二十 结论：结论：要因要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：雷击、感应雷电雷击、感应雷电确认分析确认分析： 雷击和感应雷击产生的冲击电压可能雷击和感应雷击产生的冲击电压可能会烧坏变频器，已在变频器的输入端加会烧坏变频器，已在变频器的输入端加装压敏电阻等吸收元件，同时各高低压装压敏电阻等吸收元件，同时各高低压母线进线侧都安装有性能可靠避雷器。母线进线侧都安装有性能可靠避雷

22、器。确认二十一确认二十一 结论：结论：非要因非要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月确认内容：确认内容：环境恶劣环境恶劣确认分析确认分析：控制室室内通风不畅、粉尘多、湿度大控制室室内通风不畅、粉尘多、湿度大及温度高都会引起变频器故障。纸浆厂及温度高都会引起变频器故障。纸浆厂变频器基本都安装在密闭并带有空调的变频器基本都安装在密闭并带有空调的控制室内。控制室内。确认确认二十二二十二 结论：结论：非要因非要因 确认人：丰国章确认人：丰国章确认时间：确认时间： 2011年年7月月要因确认要因确认 1.变频器电路中整流桥和IGBT逆变模块的损坏主要是由于电路板上的积

23、灰、元器件老化引起。 2.变频器跳闸，主要是由于欠压、过压、过流、过载和过热引起。 3.外部电磁干扰，主要是由于外部没有采取噪声抑制干扰措施，清除干扰源。八、制定对策八、制定对策序序号号要因要因对策对策目标目标措施措施责任责任人人地地点点完成完成时间时间1变频器控制模块损坏定期检查变频器保证变频器控制板正常定期对变频器控制板进行清灰，接线检查明明华华现现场场2011年年7月月至至12月月2欠压完善变频器及电源保护功能确保变频器不欠压跳闸正确设定变频器运行电源参数，电源选用欠压脱扣型开关饶饶明明 顺顺现现场场3过压完善变频器及电源保护功能确保变频器不过电压增加再生制动单元，或者修改变频器参数，把

24、变频器减速时间设的长一些。 吴吴应应平平现现场场4过流完善变频器及电源保护功能保证变频器不过流跳闸正确设置变频器参数及增加能耗制动元件 张光张光华华现现场场2011年年7月月至至12月月5过载正确选用变频器确保变频器不过载根据电动机功率选用匹配的变频器及设置变频器参数周俊周俊现现场场6过热改善变频器运行工况变频器温度在正常范围内降低变频器运行温度李荣李荣 祥祥现现场场7电磁干扰减少干扰源无电磁干扰加装屏蔽罗刘罗刘平平现现场场九、实施对策九、实施对策实施一、定期对变频器进行清灰、接线检查实施一、定期对变频器进行清灰、接线检查 定期对变频器控制板进行清灰，对控制线路、插件、接线紧固情况进行检查，避

25、免由于灰尘和线路接触不良损坏变频器控制模块。对于长时间不投入使用的变频器定期进行通电，避免电气元件老化。实施二、排查变频器电路中欠压故障实施二、排查变频器电路中欠压故障 检查变频器电源输入部分，电源输入进线开关选用欠压脱扣型，设定变频器运行电源参数，排出故障后才可以通电运行。 实施三、实施三、排查变频器电路中过压故障排查变频器电路中过压故障 过电压有两类: 1.输入交流电源过压这种情况是指输入电压超过正常范围，一般发生在节假日负载较轻，电压升高或降低而线路出现故障，此时最好断开电源，检查、处理。 2.发电类过电压这种情况出现的概率较高，主要是电机的同步转速比实际转速还高，使电动机处于发电状态，

26、而变频器又没有安装制动单元，有两起情况可以引起这一故障。当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间设的比较小，在减速过程中，变频器输出的速度比较快，而负载靠本身阻力减速比较慢，使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高，电动机处于发电状态，而变频器没有能量回馈单元，因而变频器支流直流回路电压升高，超出保护值，出现故障，处理这种故障可以增加再生制动单元，或者修改变频器参数，把变频器减速时间设的长一些。 实施四、实施四、排查变频器电路中过流故障排查变频器电路中过流故障 过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起

27、的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。 实施五、实施五、排查变频器电路中过载故障排查变频器电路中过载故障 过载故障包括变频过载和电机器过载。其可能是变频器选型过小，加速时间太短，直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于电机润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对电机进行检修。实施六、实施六、排查变频器电路中过热故障排

28、查变频器电路中过热故障 确认变频器温度保护参数设置；检查变频器散热风扇运行及通风情况；对于环境温高的控制室安装空调；由于品牌型号不同的变频器配置不同，查看电动机功率是否与变频器的功率匹配， 若不匹配，应及时更换。实施七、降低变频器的外部实施七、降低变频器的外部电磁干扰电磁干扰 在变频器抗干扰能力一定的情况下，可在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源。具体的方法如下：（1）尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主回路分离。（2）指定采用屏蔽线的回路，必须按规定进行，若线路较长，应采用合理的中继方式或加装信号隔离器。（3）变频器的接地端子应按规定进行，不能同电焊、动力接地混接。（4）变频器输入端安装滤波器，避免由电源进线引入干扰。十、效果检查十、效果检查 2011年年812月份变频器故障停机时间统计表如月份变频器故障停机时间统计表如下：下：月份月份8月月9月月10月月 11月月 12月月整流变电气故整流变电气故障停机时间障停机时间（分钟（分钟/月）月）18013014080100平均平均126分钟分钟/月月QC小组活动前后变频器