石油项目培训资料中级班前言v感谢您使用瑞灵公司推出的传动产品！v为了加强中级使用者对交流变频调速装置的维护和维修，我们编写了这本资料。更深入的钻研和针对现场的工况对设备的设计进行临时的更改应进入高级班学习。v培训对象：具备初级班水平。v培训内容：维护方法、故障分析和维修。v培训目标：电动钻机的维护方法和故障的处理。系统的组成v系统由三个部分组成即：电源（发电机控制柜）、MCC及低压配电、SCR或VFD 。v国内工业环境中的电源主要使用的是3AC 400V-600V（分三个等级即400V、500V、600V）50/60HZ的三相交流电网由发电机或工业电网产生。瑞灵公司对6SE70书本型和装机装柜型装置提供电压等级为400V的产品；对6SE71变频调速柜提供电压等级为400V、500V、600V的全功率范围的产品。系统的组成vMCC：电机控制中心，其中主要是软启动部分，实现对大功率电机的降压起动。vSCR或VFD：由多个直流调速装置或变频器组成，可通过PLC、硬线对其控制，满足钻井工况主驱动调速的需求。软启动单元v三相异步电动机直接启动时，启动电流是额定电流的48 倍。这样大的电流对电网冲击很大，对电机本身寿命也有影响。为了减轻启动电流对电网和传动系统的影响，有必要使用软启动装置。v目前我公司使用的是施耐得公司的新一代ATS 48软启动器。v下图是软启动单元：软启动单元软启动单元软启动单元v注意：软启动单元v显示组件和编程软启动单元v启动器状态显示：软启动单元v访问参数：软启动单元v设定菜单：软启动单元v设定菜单：这些设定参数只能在电机停机后进行修改。软启动单元v高级设定菜单（drc）：软启动单元v高级设定菜单（drc）： 按照常规，如果起动器起动时出现故障，则建议返回出厂设定值并重新按照步骤进行设置。软启动单元v故障-原因-处理方法：软启动单元v故障-原因-处理方法：软启动单元v故障-原因-处理方法：软启动单元v故障-原因-处理方法：软启动单元v维护： ATS 48不需要任何预防性维护，建议定期进行以下维护工作：n检查连接的状态和紧固程度n确保部件周围的温度保持在可接受的水平而且通 风有效（风扇平均寿命：3至5年，取决于运行条 件）n如有必要应清除散热器上的所有灰尘软启动控制v柜门按钮：软启动控制v柜体主器件布局：软启动控制v软起主回路（001）：软启动控制v软起控制回路（002）：软启动控制v控制端子：软启动控制v控制端子：软启动控制v软起控制回路（003）：软启动控制v软起控制回路（004）：软启动控制v软起外控端子（005）：风机回路v风机主回路：风机回路v风机控制回路：变频器的系统构成变频器的系统构成v单个装置由下列单元构成：n交流三相电网及直流电压电源连接端子n具有接地故障保护预充电回路的整流桥n具有开环和闭环控制板的电子箱n参数设定和操作单元PMUn具有能通过全部电压和功率输出范围的IGBT 逆变器的电压中间回路电机连接端子 变频器的系统构成v系统描述： 系统中三相交流被整流并送至直流母线电容上。 逆变器由中间回路直流电压利用脉宽调制方法（PWM）生成一个不同的输出频率，其频率由0HZ至最大为600HZ,内部的24V直流电源通过直流母线的一个集成供电单元供电装置由内部闭环电子线路控制，功能由装置软件提供。可通过操作控制面板PMU或OPIS，端子排或总线系统的串行接口进行操作控制。变频器的系统构成v系统描述： 备有若干接口和6个插槽以用来放置增加控制功能用的选件板脉冲编码器，模拟测速机，电机测温信号可以经端子排输入。变频器与电网之间的电气隔离可采用一台主接触器或一台带保护熔断器的隔离开关作为进线开关。使用主接触器接通和断开变频器与电网的连接时，必须要有一个外部的DC24V电源由端子排X9引入。主接触器可将装置接入或退出电网，而且在故障情况下保护所连接的装置， v系统描述： 但作为变频器供货时不包括这台主接触器，需要用户在订货时增加或在现场使用时自备。 一台网侧进线电抗器可以有效地减少了变频器整流单元产生的谐波对电网的影响，同时进线电抗器能够限制电网系统操作时所产生的电流冲击。 电抗器的作用取决于电网短路容量同传动装置容量之比，推荐电网短路容量同传动装置容量之比33:1变频器的系统构成参数设置单元vPMU: 参数设置单元PMU在装置上直接对变频器和逆变器进行参数设置、操作和监控。它是基本装置的固定组成部分。它具有4位7段数码显示和几个按键。 在需要一个数目有限地设置参数和用于简单应用的参数设置的简单的参数设置场合，PMU应优先被选用。v见下图参数设置单元参数设置单元参数设置单元参数设置单元参数设置单元参数设置单元 因为PMU仅有一个4位7段显示，故参数的3个描述元素v参数号v参数标号（如果参数有标号）和v参数值不能同时显示，因而需要在各个描述元素之间进行切换，切换通过切换键来实现，在选好所希望的级别后，可用增大键或减小键来实现调整。参数设置步骤v参数复位到工厂设置： 工厂设置是装置所有参数被定义的初始状态，装置在设置下进行供货。 通过参数复位到工厂设置能够在任何时候将装置恢复这种初始状态，因而能够撤消自装置供货以后的所有参数的变更。 参数复位到工厂设置过程中，功率部分的定义，相关的工艺选件，运行时间的计算及故障存储器都将予以保留。参数设置步骤v参数复位到工厂设置的顺序：参数设置步骤v功率部分定义： 功率部分的定义已在发货之前完成。如果更换CUVC，要重新设定，一般情况下不要求。 在功率部分定义时，控制电子板上电，在所有的书本型，装机装柜型装置和调速柜都需如此。 如果CUVC板在不同装置间调换，而没有进行功率部分再定义，装置在上电之后可能被损坏。参数设置步骤v功率部分定义设置的顺序：参数设置步骤v电子板配置： 在配置期间，控制电子板被告知安装的选件板是如何被配置的。如果使用选件板CBx或SLB，这些步骤是必要的。 为此，装置要切换到“电子板配置”状态。这通过选择“电子板配置”菜单完成。在菜单中，设置的参数按照特殊的应用方式匹配选件板（例如：总线地址，波特率等）。离开菜单以后，设置参数被传输，选件板初始化。参数设置步骤v电子板配置设置的顺序：参数设置步骤v电子板配置设置的顺序：参数设置步骤v电子板配置设置的顺序：参数设置步骤v系统设置： 系统设置功能扩展了简单应用的参数设置的启动功能。 在系统设置期间，控制电子板得到关于系统变频器工作的进线电压，关于所连接的电机及电机编码器的情况。此外，也选择了电机控制型式（V/f开环控制或矢量控制）和脉冲频率。需要时，电机模型所需的参数能自动计算出来。更进一步，在系统设置期间，电流、电压、频率、转速及转矩信号额定值也可确定。参数设置步骤v系统设置的设置顺序：参数设置步骤v系统设置的设置顺序：参数设置步骤v系统设置的设置顺序：参数设置步骤v系统设置的设置顺序：参数设置步骤v系统设置的设置顺序：参数设置步骤v系统设置的设置顺序：参数设置步骤v系统设置的设置顺序：参数设置步骤v系统设置的设置顺序：参数设置步骤v系统设置的设置顺序：参数设置步骤v系统设置的设置顺序：参数设置步骤v系统设置的设置顺序：参数设置步骤v系统设置的设置顺序：参数设置步骤v系统设置的设置顺序：控制字和状态字v控制字位的说明：控制字和状态字v控制字位的说明：控制字和状态字v控制字位的说明：控制字和状态字v状态字位的说明：控制字和状态字v与控制字位对应的参数：控制字和状态字v与控制字位对应的参数：控制字和状态字v与控制字位对应的参数：控制字和状态字v与控制字位对应的参数：CUVC上的控制端子vX101：CUVC上的控制端子vX101的注释： X101/1 P24 DC24V 150mA X101/2 N24 0V X101/3 DIO1 24V 10mA/20mA X101/4 DIO2 24V 10mA/20mA X101/5 DIO3 24V 10mA/20mA X101/6 DIO4 24V 10mA/20mA X101/7 DI5 24V 10mA X101/8 DI6 24V 10mA CUVC上的控制端子vX101的注释： X101/9 DI7 24V 10mA X101/10 RS485P Scom2 RS485 X101/11 RS485N Scom2 RS485 X101/12 MRS485 参考电位RS485 X101/3、X101/4、X101/5、X101/6，四个 端子作为数字输入或输出用。作为输入时，I输入10mA；作为输出时，I输出20mA。作为输出 和输入，根据控制系统的要求由设计者做出安排。CUVC上的控制端子vX101的注释： X101/7、8、9三个端子只能作为控制信号 输入使用，I输入10mA； X101/1、2作为24V 辅助电源，负荷总量 I150mA； X101/10、11、12作为串行接口Scom2。CUVC上的控制端子vX102:CUVC上的控制端子vX102的注释： X102/13 P10V AUX +10V1.3% Imax=5mA X102/14 N10V AUX -10V1.3% Imax=5mA X102/15 AI1+ V/A X102/16 MAI1 X102/17 AI2+ V/A X102/18 MAI2 X102/19 AO1 V/A X102/20 MAO1 CUVC上的控制端子vX102的注释： X102/21 AO2 V/A X102/22 MAO2 模拟量的输入和输出可以是电压量也可以是 电流量，使用时要注意电子板上的S3、S4的开关 位置是否符合要求。CUVC上的控制端子vX103:CUVC上的控制端子v在控制端子排X103上提供一个脉冲编码器（HTL单极）的接线端。 X103/23 -Vss(M) X103/24 通道A X103/25 通道B X103/26 零脉冲 X103/27 控制 X103/28 +Vss(15V) CUVC上的控制开关对变频器的简单控制v以下图为例：对变频器的简单控制v在上图中的“不变”指的是该端子口所对应的地址是固定的；“可变”指的是在该地址下所对应的具体功能（启停、正反等）是由设计者针对现场需要进行确定的 ，但是具体功能（启停、正反等）所对应的参数名称又是固定的 ，比如： 故障106 运行104 启停P554 复位P567 正转P571 反转P572 总线/旁路P590 急停P555 调速器P443 对变频器的简单控制v例子中的具体参数为： P651.2=106 故障 P652.2=104 运行 P554.2=14 启动 P567.2=16 复位 P571.2=18 P572=1 正/反转 P590=20 总线/旁路 P555.2=22 急停 P443.2=11 调速器 对变频器的简单控制v试着写出下图所对应的参数：对变频器的简单控制v具体针对现场工况应如何调节参数对变频电机加以控制和对输出状态显示的参数的设定，由主讲的工程师做具体的讲解。对变频器的故障分析v故障的一般信息： 对每个故障，下述信息可供利用： 参数 r947 故障号 r949 故障值 r951 故障列表 r952 故障数目 r782 故障时间对变频器的故障分析v若电子板电源关掉以前故障未被复位，那么这个故障信号在下一次接通电源时仍然存在。若故障没有复位，装置不能进入运行状态。（例外：当选用自动再启动工作时，见P373）v变频器工作时常见的故障如下： 对变频器的故障分析vF002 在预先充电时达不到80%的最小直流母线电压（P071线电压X1.34）；超过3s的最大预充电时间。 解决方法：检查电源电压与P071线电压相比较 （在直流装置将P071与直流母线电压相比较）；检查直流装置上的整流单元，整流单元必须先于逆变器启动；当逆变部分报F002时，整流部分也有可能报F002 ，有时需要将整流部分复位。对变频器的故障分析v F006 由于直流母线电压过高，该装置关机。 电源电压范围 直流电压范围 关机门槛 200V-230V 270V-310V appr.410V 380V-480V 510V-650V appr.820V 500V-690V 675V-810V appr.1020V 660V-690V 890V-930V appr.1220V 对于并联连接的变频器（规格L） r949=1:主动装置直流母线过电压 r949=2:主动装置直流母线过电压对变频器的故障分析 解决方法：检查电源电压或输入直流电压。变频器在无整流可能的回馈模式下运行。如变频器电源电压达到上限并且工作于满载状态，当有电网相故障时，F006报故障。或许： 增大P464下降时间 激活P515DC母线电压调节器（预先检查P071） 减小P526搜索速度 减小P259最大发电功率（仅适用于P100=3，4或5）对变频器的故障分析vF008 直流母线电压（P071线电压）降到其值的76%以下，当动能缓冲使能时，降至61%以下。在“正常”支行（即无模拟）时直流母线欠电压。在激活动能缓冲时直流母线欠电压和转速低于电机额定转速的10%发生了“短时电源故障”，这只能在电源重恢复后才能检测到（自动再起动标志）。 解决方法：输入装置的线电压比较低；电网总功率较低；CUVC板有故障。 对变频器的故障分析vF015 电机已堵转或失步：n由于过高的静负载n由于升速降速过快，或由于负载变化过快或过大n由于脉冲编码器脉冲数P151或模拟测速机定标P138的参数化错误n由于转速信号干扰（测速机屏蔽层未连接） 故障只能在P805输入的时间后出现。 将开关量连接器B0156置入状态字2r553Bit28。对变频器的故障分析vF015 识别传动是否堵转，取决于P792（设定值-实际值偏差）和P794。在n/f控制，达到转矩极限（B0234）使这种故障触发。在转速控制（P100=4）和主动系统（见P587），故障也和编码器导线断开有关。如果传动设备锁住，这种情况也有相同的意义。在V/f控制，I（max）调节器必须被激活（P331），在V/f纺织工业中（P100=2），监视器无法工作。 电机是堵转或失步： 在同步电机情况下（P095=12，13）达到最大频率对变频器的故障分析vF015的解决方法： n降低负载n释放抱闸n提高电流极限n提高失步/堵转时间P805n提高设定值-实际值偏差响应阈值P792 仅对于f/n/T控制（P100=3，4，5）n提高转矩极限或转矩设定值 仅对于n/T控制或带速度调节器的V/f控制： （P100=0，4，5）对变频器的故障分析vF015的解决方法：n检查测速机电缆n检查脉冲编码器的脉冲数n检查模拟测速机定标n电机侧和变频器侧测速机电缆屏蔽层是否接好n降低转速预控制的平滑度P216（仅n/T控制） 仅对于频率控制：（P100=3）n增大加速时间（见P467-ProtRampGenGain）n增大低频时的电流（P278，P279，P280）对变频器的故障分析vF025 在L1相存在UCE关机/或UCE上部开关（增强书本型）检查：n在L1相有无短路或接地故障（-X2：U2-包括电机）nCU板是否正确插入n“SAFE STOP”开关（X9/5-6）是否打开（仅对于具有订货号NO. -11，-21，-31，-61的装置）。对变频器的故障分析vF025、F026、F027 解决方法： 应同时更换相应相的IGBT和IGD ，这样有利于增强设备使用寿命，匹配更好。 电控系统的维护v警告： 维护和服务只能由合格人员进行；只能使用生产厂家允许的备件；对维护周期以内需修理或更换零件必须无条件遵守。 关机后5分钟内由于在中间回路存在电容器，在变频器内仍有危险电压，因而必须在等待相应时间后才能在装置上或中间回路端子上进行工作。即使在电机静止时，功率端子和控制端子仍有可能带有危险电压。