西門子CPU414-3/全國代理

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近年來我公司電動鉆機普遍使用獨立轉盤變頻驅動，變頻器以其高效節能、調節方便的特點著稱，現場操作人員可以很舒適的進行操作，相對于機械驅動有了很大的進步。鑒于目前現場技術人員水平參差不齊，遇到故障難以做出快速準確的判斷而影響生產。針對此種情況，下面以我隊使用的變頻器為例，介紹石油鉆機廣泛應用的西門子6SE71系列變頻器內部結構，分析故障原因，并給出了相應的維修方法。

　　二、設備基本情況

　　2.1 設備簡介

　　50LDB鉆機傳動系統主要有兩套400KW/400V VOLVO柴油發電機組；一臺600KW/400V變頻電機；一個司鉆控制臺和一個800KW/400V節能發電機；一棟VFD房；鉆井輔助設備等構成。如圖1所示：

　　VFD房內安裝一臺型號為西門子6SE7141-1EH62-3BA0的變頻器，把400V/50HZ交流電整流成540vK流電，再把直流電逆變成頻率連續可調的三相交流電。其原理框圖如圖2所示：

　　2.2 主電路

　　變頻器由三臺控制柜組合而成，分別是開關柜、整流柜、逆變柜。開關柜包含電抗器、隔離開關、保險等部件。整流柜中有SCR組成的整流橋。逆變柜內含有IGBT逆變橋，在IGBT逆變橋外是電容組，觸發板與控制電路之間采用光纖通訊隔離，接口板提供觸發光纖接口電路，CUVC矢量控制板是逆變器的核心控制板，有參數設置、矢量控制、保護、接口等功能，PMU參數設置單元提供參數顯示、設置等功能。

　　2.3 控制回路

　　控制回路主要包括運算電路、檢測電路、驅動電路、保護電路。本機為典型的矢量控制系統，現場操作人員通過使能開關、正反轉開關、速度調節手輪、力矩限制手輪對變頻器進行控制，驅動轉盤電機進行工作。

　　三、常見故障及處理方法

　　3.1 啟動故障

　　（1）故障現象

　　上電后PMu顯示裝置為正常狀態，把司鉆臺使能開關打至開位，進線柜主接觸器不吸合。

　　（2）故障分析及處理方法

　　這種故障原因一般有兩種：一種是信號故障，一種是啟動保護。首先檢查司鉆臺電源，24V電源正常，排除系統電壓故障。使能開關打至開位，檢查綜合柜端子排RT ON/OFF端子，電壓正常，檢查端子排RT零位端子，無電壓信號，此時可判斷為調速手輪零位開關故障。維修好調速手輪后，正常啟動。

　　3.2 逆變柜PMU黑屏且變頻器無法正常啟動

　　變頻器上電后，逆變柜PMU亮一下滅掉或完全不亮，變頻器無法啟動。

　　打開逆變柜發現給逆變柜控制電路供電的24V直流電源工作指示燈不亮，確定為電源故障。用萬用表測量直流電源輸出端無電壓，測量進線端子亦無電壓，檢查進線側保險正常。接著檢查整流柜380VAC變2220VAc變壓器，進線側無電壓。檢查開關柜-Q12小斷路器正常，確定旁路開關故障，更換旁路開關后故障消除。

　　3.3 逆變柜PMU報F006故障

　　正常鉆進過程中，轉盤扭矩由于井下原因突然增加時，變頻器停止工作，在逆變柜PMU面板顯示F006故障代碼。

　　變頻器的過電壓故障集中表現在直流母線的直流電壓上，正常情況下，變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。節能發電機發出的電線電壓為400V，則平均直流電壓Ud=1.35U線=540V。

　　3.4 逆變柜PMU上顯示F011故障代碼

　　逆變柜PMu上顯示FO11故障代碼，含義是變頻器因過流而關機。正常情況下此故障可通過復位操作排除，但此次無法復位，變頻器上電后一直顯示F011故障，無法消除。強行給使能信號，主接觸器吸合后斷開，PMU顯示0008，開機信號封鎖。

　　該故障一般是由以下原因造成的：一是變頻器有短路或接地故障；二是負載處于過載狀態。詢問操作人員此故障出現的過程，由于井下原因連著出現轉盤憋停現象.變頻器過流停機.前幾次都經過復位操作消除.后一次出現上述故障現象。進VFD房后能聞到很明顯的糊味，首先斷開變頻器與動力電纜，對電機進行絕緣測試，測試結果正常，排除了電機故障；其次檢查變頻器逆變柜IGBT逆變電路，移走三塊電容組，用萬用表檢查IGBT。

　　3.5 逆變柜PMu顯示F023故障代碼

　　正常鉆進生產期間，變頻器故障停止工作，逆變柜PMu報F023故障代碼，復位操作后正常運行，一段時間后重復上述故障。

　　此故障為逆變器超溫故障，一般由以下原因造成：一是逆變柜風扇不工作；二是空氣進口出口堵塞；三是溫度傳感器電纜斷線或傳感器損壞。經檢查發現逆變器工作時風扇不工作，對風扇電源保險-F011、-F012用萬用表測量，兩個保險全部損壞，測量風扇電阻正常。另外，在確定風扇正常無故障之前切不可隨意更換大容量的保險，以免造成柜內其他元件的損壞。

　　3.6 變頻電機正轉正常，反轉速度很慢

　　搬家安裝完成后，試運行發現轉盤正轉正常，反轉速度很慢且不受調速手輪控制。

　　按照圖紙查綜合柜RT正轉端子和RTK轉端子，當給出相應信號時，電壓信號時皆正常。檢查CUVC板X101端子排RT-R/F端子，當給出正轉信號和反轉信號時，此端子信號正常。此時懷疑CUVC板在搬家過程中收到損壞，更換CUVC板后故障消除。

　　四、維護注意事項

　　從這些年對西門子變頻器使用的經驗中總結出以下幾點維護注意事項：

　?。?）由于振動，用螺釘緊固的地方可能松動，松動后會使連接處脫落結構散開，導致銅排發熱，導電端子會因此而丟失信號。因此應經常檢查螺釘緊固部位是否正常。

　?。?）由于振動會使絕緣層與其他構件摩擦而破壞，造成電氣事故，應每月檢查導線有無破損。

　　（3）因灰塵極易吸潮，若母排上積聚灰塵過多使母線與支撐部件間產生漏電。因此需要定期清理上述各處的灰塵。

　　（4）保護電路平時是不動作的，僅在事故發生時才動作。平時要注意檢查保護電路是否正常。

　?。?）正常生產使用期間保持VFD房干燥無灰塵，房溫不高于+27℃。