经编机变频调速系统的故障诊断和维修

1引言

随着电力电子技术的发展及计算机控制技术的应用，交流变频调调速技术已日趋完善和成熟。变频调速系统具有调速范围宽、动态响应快、调速精度高、保护功能完善、操作简单和节能降耗等优点，在经编行业得到广泛应用。但由于受到使用年限、环境条件及操作不当等因素的影响，变频器及其调速系统的使用寿命大大降低，经常会出现各种各样的故障。本文介绍KARL MAYER新一代RSE4-1高速经编机变频调速系统的工作原理，阐述通用变频器常见故障的分析处理措施，结合实例，探讨经编机变频调速系统的故障诊断方法和维修过程。

2经编机变频调速系统的工作原理

2.1变频调速系统控制方式

开环方式：变频器直接控制电动机，不带测速反馈装置。

单闭环方式：电机编码器直接向控制单元或变频器反馈实际转速，间接测量经轴线速度。

双闭环方式：采用经轴测速编码器，实时采集经轴线速度并反馈到控制单元，电机编码器向变频器反馈实际转速。

2.2变频调速系统的工作原理

本文介绍KARL MAYER新一代RSE4-1高速经编机变频调速系统的基本原理，其系统框图见图1。在运行前通过触摸屏（或操作面板）将织物要求的工艺参数（机速，经轴外周长、内周长、圈数、送经量，牵拉卷取量等）输入给运动控制计算机（简称MC）。MC得到机速设定后，控制主轴转速。机器运转时，MC定时采样主轴转速信号；根据累计主轴脉冲数、工艺参数等，经MC运算处理后的转速额定数据传送给各经轴对应的变频器以驱动电机，进而控制各经轴的送经及织物的牵拉卷取。下面具体分析电子送经变频调速系统（EBA）的工作原理。

EBA（德文Elektronische Baum Antrieb）送经系统主要由四部分组成，即测速装置（主要有表面测速罗拉直接测速和编码器间接测速）、控制单元（MC或EBA6、EBA-AS等）、变频器和电动机。RSE4-1高速经编机送经系统采用变频器控制，这种变频器集成了PID控制算法，所谓PID（比例-积分-微分）控制算法，即用反馈的方法反馈被控量的实际值，并与目标值进行比较，然后根据比较结果进行修正，使之与目标值一致。具体控制如下：控制单元对输入的相关工艺参数进行初始化并计算电动机的目标转速，作为一控制信号（0-- +/-10VDC）传送给变频器。变频器根据这一目标值向电动机输出一定的电压和频率，使电动机按目标转速转动，经减速齿轮箱带动经轴转动。表面测速罗拉编码器测定经轴表面纱线的实际线速度并反馈到控制单元，控制单元计算实际线速度与目标线速度的差值，经运算后得出新的目标转速，并发送给变频器，变频器继续改变输出电压和频率，不断地使电动机的实际转速与目标转速趋与一致。

图1 RSE4-1高速经编机变频调速系统框图

3变频调速系统的故障诊断及维修

3.1通用变频器器常见故障分析处理

变频调速系统的典型器件是变频器。通用变频器是把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电。熟悉变频器的工作原理及故障处理，是诊断和维修变频调速系统故障的基础。变频器常见故障有：参数设置不当以及过压、过流、过载、欠压和过热保护等，并有相应的故障代码，其代码含义可查阅使用说明书，参考处理措施进行解决。

3.1.1参数设置故障

变频器参数设置通常从以下几个方面考虑：电机额定参数（功率、电流、电压、频率、转速等）；变频器采取的控制方式（速度控制、转矩控制、PID控制等）；设定变频器的启动方式（面板、外部端子、通讯方式等）；给定信号的选择（面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定等）。正确设置以上参数之后，变频器基本上能正常工作，如要获得更好的控制效果，则根据实际情况反复调试和修改相关参数。

一旦发生了参数设置类故障后，变频器都不能正常工作，一般可根据说明书进行修改参数。如果不行，最好把所有参数恢复出厂值，然后按上述步骤重新设置。

3.1.2过压故障

变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。正常情况下，变频器直流电为三相全波整流后的平均值。若以380V计算，则平均直流电压Ud =1.35UL =513V。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上升至760V左右时，变频器过电压保护动作。因此，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坏变频器。

常见过电压有两类：

（1）输入交流电源过电压

主要是指电源侧冲击过电压，如电压瞬间波动大、雷电引进过电压、补偿电容切换形成的过电压等。

（2）发电类过电压

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,而变频器又没有安装制动单元。

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，超出保护值而出现故障。处理这种故障可以增加再生制动单元，或修改变频器参数，把变频器减速时间设的长一些。

3.1.3过流故障

过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。分析其产生的原因，从两方面考虑：

●外部原因

（1）电机负载突变。

（2）电机绕组和连接电缆相间开路或短路或接地。

（3）过流故障与电机的漏抗、电缆耦合电抗有关，所以一定要按要求选择电机及电缆。

（4）当装有测速编码器时，速度反馈信号丢失或异常时，也会引起过流，检查编码器及其电缆。

●变频器本身原因

（1）参数设定问题。例如加减速时间太短；PID调节器参数不合理，超调过大造成变频器输出电流振荡。

（2）模块击穿或驱动电路故障。

（3）变频器电流检测电路有问题，属于“假过流”。

（4）连接插件不紧、不牢。例如电流或电压反馈信号线接触不良，会出现过流故障时有时无的现象。

3.1.4过载故障

过载故障包括变频器过载和电机过载，其可能是加速时间太短、直流制动量过大、电网电压过低、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。负载过重所造成的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。

3.1.5其他故障

（1）欠压

欠压故障主要原因是电网电压波动引起，需要提高供电质量。其次是变频器内电压检测电路有问题，属于“假欠压”，需要检修检测电路。

（2）温度过高

如电动机有温度检测装置，检查电动机的散热情况；如变频器温度过高，检查变频器的通风情况。

3.2系统故障一般诊断方法

变频调速系统是经编机电控系统的重要组成部分，变频调速系统故障诊断与电控系统故障诊断类似。一般诊断方法是:熟悉经编机变频调速系统的工作原理以及变频器故障代码的分析处理措施,充分利用计算机的自诊断功能，根据CRT（或触摸屏）上显示的报警内容,结合变频器（或其它单元）的状态显示和故障代码,初步判断故障是外部原因还是变频器本身原因。再查看分析变频调速系统原理图，综合运用相关诊断方法，例如：控制单元接口信号分析法、信号追踪法、脱开法、短接法、测量比较法、交换法、参数检查法等，对故障进行综合分析和诊断。

4维修实例

维修实例一

MRES33 经编机工作一会儿电