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维修案例

高压变频器故障处理经典案例(Keypad Comm Loss)

现代工矿企业中有大量的风机水泵以及压缩机类负载,其主要动力来源为高压电动机,由于功率都较大,采用传统的阀门挡板工艺调节方式所消耗的电能也是非常惊人的。一台高压电动机一年运行下来的电费可能是该设备本身价值的十几倍甚至几十倍。以往电动机都是采用工频直接供电,这种相对粗犷的启动调节方式降低了设备使用寿命,也增加了设备维护人员的工作量。近十年来在国家极力要求“节能减排”的大背景下,高压变频器得到了迅速发展和大面积的推广应用,成为了工矿企业中的关键设备,其可靠性也不容忽视。由于高压变频器本身的技术特点是强弱电相结合的高技术含量的电力电子设备,不可避免的增加了设备的维护难度和故障发生的概率。一旦其发生故障就可能对工厂的整体工艺安全运行造成较大威胁。下面是我们在一个客户现场维修的实际案例供大家学习探讨。

山西某发电厂在2008年6月间因其一次风机故障引起机组跳闸(MFT),导致发电机从电网解列,锅炉熄火的严重事故。最后发现原因是高压变频器故障,键盘显示屏显示为“keypad comm loss”即键盘通讯丢失,查看报警记录,近期无其他异常。根据当班运行日志还原事故发生时的实际过程,由于高压变频器出现“键盘通讯丢失”的故障,变频器实际已经停止工作,而此时其对外联络的Wago模块则继续保持故障前的状态信号,从机组运行人员的监控画面里看不到变频器运行异常,而此时一次风母管压力快速下降,随即主机蒸汽压力和温度开始下降,1分40秒后,一次风母管压力下降到仅为正常值的30%左右,全炉膛火焰丧失,导致锅炉MFT动作,发电机解列。

分析其原因是由于机组运行人员没有及时找到一次风母管压力快速下降的原因,错过了将故障风机挡板关闭,机组降低一半负荷运行的正确调整方式和机会,导致MFT的发生。但是导致运行人员不能及时判断的根本原因由于变频器的控制系统工作已经停止工作而没有将其运行状态通过Wago反馈给DCS控制台。

那究竟是什么原因导致了变频器的这种故障,根据我们和现场人员的沟通得知,该变频器从2005年5月投运以来,从未进行过专业的PMA保养,以至于我们从它的DCR控制盒里清理出了淤积的大量粉尘,下图为其中拆出的控制板。

 

 

该款高压变频器是采用传统的ISA总线的方式,来进行柜内板卡之间的通讯。这种总线通讯方式坚固可靠比较适用于工业恶劣环境中的运行。此时由于CPU板和受到严重污染的某块板件处于通讯受阻状态中,进而导致无法响应键盘,遂报此故障。虽然考虑到了工业现场的恶劣环境,但是现场的实际情况远远超出设计人员限定的环境条件。厂家规定“粉尘污染控制在6.5毫克每立方英尺,且其尺寸小于100微米”,如此严格的环境要求,在大多数工业现场都是难以达到的。

而我们必须面对的是实际情况,帮助客户解决眼前的问题。经过对整个变频器的DCR(中央数字机架)做了一次完整的PMA(预防性维护)服务,重新送控制电,控制系统正常启动,经过50秒左右,启动完成进入正常界面。持续观察了半个小时左右,“Keypad Comm Loss”故障再次显现,观察控制板状态指示灯,A/D转换板和MB数字调制板均为故障状态。估计是长期附着在电路板的导电粉尘,已经引起了电路板件的内部芯片出现故障。虽然经过PMA服务已经把导电粉尘清理干净了,也正是基于此变频器得以正常启动,但是只坚持了半个小时,变频器的故障又再次重新显现。变频器控制系统工作不稳定,此种情况属于软故障。和客户商量解决方案时,考虑到此高压变频器的在电厂锅炉系统的重要性,决定更换这两块不稳定故障的板件。

更换新款的系统接口板(SIB,P/N:10000423.00)以取代原先的SIB(P/N: 461F53.00)和A/D(P/N: 363629.00)转换板;更换新款的数字调制板(MB,P/N:10000350.00)以取代原先的MB(P/N:363644.00)和光纤接口板(FOLB,P/N:461D85.00)。由于老款的控制系统板件较多也增加了受污染的面积和故障的环节。新的控制板件在数量上的减少,提高了系统的集成程度,进而也提高了设备的可靠性。重新上控制电,系统正常运行,观察24小时后于夜间用电低谷时,重新将一次风机高压变频器投入运行。今年3月应客户要求对该变频器进行年度PMA服务时,重新调取事件记录以及和现场电气维护人员沟通时均无异常反馈。

高压变频器在给企业“节能减排”,作出了巨大贡献这是众所周知的,有些客户现场甚至反馈过,一年节省的电费就可以充抵购置变频器的投入这样的典型案例。但是我们不能忽视的另一个重要问题,作为企业的核心设备,毕竟高压变频器是近十多年才开发出来,这几年才大面积推广应用的高技术含量的工业产品。要想确保其健康可靠的安全运行,企业首先在设备选型上要慎之又慎。设备投入使用后,也还要注意及时跟进专业的维护保养,可以确保设备能够在较长的生命周期里稳定可靠的为企业创造价值。

注:在控制硬件改善完成的前提下,审视系统控制程序(SOP),进行优化,例如增加“心跳”信号,远程监控等功能,以便及时发现异常,给运行人员充足的反应时间,将意外损失减小到最低,甚至避免。

 


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