近年来随着石油工业的快速发展, 钻井设备也在不断更新, 西门子6se70 系列变频器在我公司配备的石油钻机中被广泛应用。因其采用全数字交流变频调速, 更能适应钻井工艺要求, 提高了设备的安全性和可靠性。本文将简述西门子6se70系列变频器的基本结构和一些维修保养方法。
1 变频器的基本结构和原理
西门子6se70 系列变频器组成结构主要由主电路、控制电路、保护电路及显示接口装置等组成。
1.1 进线柜主要包含电抗器、主开关、熔断器等部件。
1.2 整流柜是将交流电变成直流电的电力电子装置, 里面有功率元件可控硅;风机;整流控制板CUR板, CUR板提供参数设置、保护、外部接口等功能;可控硅触发板PCC板, PCC板可提供可控硅触发, 电压、电流、可控硅温度检测等功能;PMU参数设置单元提供参数显示、数据设置等功能。
1.3 逆变柜内有功率元件IGBT及IGBT触发板IGD板。IGBT外侧是电容组, 电容组上面是风机。变频器的控制回路也在逆变柜内, IVI接口板, 提供触发光纤接口电路;中央控制单元CUVC板, 是逆变器核心控制板, 有参数设置、矢量控制、保护、接口等功能;CBP通讯板;PSU电源板;ABO电阻采样板等。
2 se70系列变频器维修方法总结
2.1 在日常检查和维修过程中, 多注意检查元器件形态上的异常, 重点注意以下内容:
(1) 变频器整流元件有无异常, 如爆裂、脱焊等现象 (。2) 预充电电阻是否有烧毁迹象 (表面灰白色或掉渣等) 。 (3) 熔断器是否有熔断。 (4) 电容组是否有爆裂或鼓包现象。 (5) 各线路上是否有元器件爆裂、烧毁或者脱焊等现象 (。6) 主回路连接的螺杆所做的标志, 看是否有螺杆松动 (。7) 系统内是否存在异物。
2.2 故障发生后要仔细询问故障发生过程中经历的工作人员, 了解故障发生的过程中的实际现象和具体生产工况等。
2.3 学会可以用万用表等工具对变频器硬件做常规的检查。
3 6se70系列变频器的主要故障
西门子6se70系列变频器的主要故障分为两大类:
3.1 硬件完好的条件下出现的外部故障
在此情况下, 由于参数设置、电源电压和频率、温度、负载、通讯连接等因素造成的故障。西门子变频器有完善的故障及报警提示, 可以很好的分辨出这些故障并在PMU面板显示故障代码。
(1) 参数设置和外围部件故障造成的变频器故障。实际应用中, 由于参数设置已经在投运前调试完毕, 正常情况下参数在没有误操作的情况下都会是正确的, 但是由于钻井设备经常搬迁, 控制线路断路中插头损坏、控制元件损坏经常发生, 所以要经常仔细检查, 尤其是在长途搬迁安装完毕之后, 一定要将上述重要位置进行全面检查。 (2) 过载故障。 (3) 欠压、过压、欠频、过频故障 (。4) 过流故障。
3.2 变频器硬件故障
如果是变频器硬件故障, 可分为控制系统故障和变频器硬件功率元件故障。
控制系统故障有控制板自身的损坏, 故障率较高的有逆变柜内的中央控制板CUVC板, 整流的主控制板CUR板等。此类故障可以通过观察表面形态是否异常的方法进行初步判断, 并可以通过替换法进行维修。
功率元件损坏如逆变柜内的IGBT损坏等。可以通过万用表对IGBT进行初步检查, 也可用替换法进行维修, 所以在工作过程中, 一定要注意对重要的元器件进行备料。
4 6se70变频器常见故障和维修实例
4.1 整流柜PMU上显示F015
4.1.1 故障现象
4.1.2 故障分析及处理
由于天气潮湿, 先对转盘电机进行了加热, 故障没有排除。整流柜PMU上显示F015, 扭矩限制可能过小, 调高扭矩限制手轮, 故障仍然存在。修改变频器参数以取消扭矩限制, 变频器可正常运行。最后拆下扭矩限制手轮, 测量其电阻, 发现手轮的中间部分电阻已经损坏, 但两头仍然可用, 所以在低限制和高限制情况下都可正常运转。更换手轮后, 变频器正常使用。
4.2 变频器启动时逆变柜PMU上显示EEEE, 无法启动
4.2.1 故障现象
变频器上电后正常, 启动时逆变柜PMU上显示EEEE, 然后出现乱码, 待停止启动操作后, 逆变柜PMU上显示F082。PLC系统报警。
4.2.2 故障分析及处理
由于最后逆变柜PMU上显示F082, PLC系统报警, 首先考虑外部PLC系统问题, 检查紫色通讯线, 发现正常。
4.3 变频器逆变柜PMU上经常显示F082
4.3.1 故障现象
变频器经常停机, 逆变柜PMU上显示F082通讯故障。
4.3.2 故障分析及处理
首先检查紫色通讯线, 通讯线完好, 将其与动力电缆隔离, 故障仍然存在。
西门子6se70 系列变频器受周围环境温度、湿度和粉尘等的影响很大, 容易导致故障, 尤其是湿度。由于夏季雨水较多, 所以在配电房内一定要安装大功率除湿机, 尤其每次重新上电之前, 房内湿度最好控制在40度以下。平常工作中做好日常维护, 加强管理, 降低故障率, 从而使变频器更好的为钻井生产服务。
摘要：西门子6se70系列变频器控制装置采用全数字控制技术, 功率部分采用IGBT的电压型交流变频传动装置, 具有更高的精度、可靠性和效率。在变频器的实际应用中, 也会出现各种故障现象, 本文针对西门子6se70系列变频器, 简述了其内部结构, 并提出了维修的基本方法, 举出常见故障进行分析。
关键词：变频器,结构,故障
参考文献
[1] ZJ50/4500DB钻机电气系统说明书;天津瑞灵自动化传动有限公司, 2005.