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1、中频感应电炉常见故障分析设备维护中频感应电炉常见故障分析412001中国铸造装备与技术中频感应电炉常见故障分析OrahlaryBreakdownAnalysisofMFInductionFumace加西贝拉压缩机有限公司徐卫忠摘要:中频感应电炉常见故障有:开机无反应,运行声音异常,输出功率低,过流,过压,晶闸管击穿,塥炉报警装置等,本文就以上故障产生的原固进行了分析,并提出排除这些故障的措施.主题词:中频感应电炉故障排除Abstract:CausesofOrdinarybreakdownofmediumfrequencyinductionfurnacehavebeenanalysedinclu
2、dingnoDE-spormetoturn?on,abnormalsoundinoperation,loweroutputpower,over-cunnt,over-voltage,breakdown,leakage?wBan-ingetc,Measureseliminatingsuchbreakdoaashavealsobeenputforth.由于中频感应电炉的高效,经济,可靠和操作方便,在铸造,冶金等行业得到越来越广泛的使用.现以国内某厂生产的YZ.600-1型中频感应电炉(600kW中频电源,lt感应电炉)为例,对其常见故障进行分析和介绍,为各位同行能更好地了解和解决其故障起到借鉴作用
3、.1YZ-60I型中频赡应电炉的基本原理中频感应电炉的电气框图如下:图1中频感应电炉电气框图该中频感应电炉采用了660V(50)三相电源,最大输入电流为525A,额定输出功率为600kW,最大输出中频电压为lkV,额定输出频率为lkI-h.如图2所示,该装置采用了并联式逆变器,对负载的适应性较强启动方式为自激式励磁撞击启动.逆变桥采用两个大功率晶闸图2中频感应电炉主回路原理图收稿日期:0_卜一】1一l5管串联接法,以减小每个逆变晶闸管的受压.装置共有16块控制板,各控制板都采用分列元件,且晶体管都为锗管.由于锗管的温度性能差,穿透电流大等缺点,很容易造成中频感应电炉装置的不稳定,这是该型号中频
4、感应电炉的很大不足.2常见故障分析中频感应电炉的故障表现形式主要有:开机无反应,运行声音异常,输出功率低,过流,过压,晶闸管击穿,漏炉报警装置报警等,下面就故障的各种表现形式进行深入系统的分析.2.1开机无反应2.1.1启动逆变无反应,直流电流表无指示,直流电压表指示为最大值.此类故障一般是由逆变部分有开路引起的.从图3可知,当负载有开路时,电源主回路中就没有电流,也没有中频电压输出,则TA13和TV4投有感应电流和电压,使得151,152号线没有正电压输出,而150号线输入的是负电压,所以157号线输出较大的负的控制电压,使得整流触发脉冲控制角n=0o,整流输出电压为最大值乩一.又因为负载为
5、开路,所以没有电流指示.出现上述故障的原因一般有以下几种:塑恪针!l_JZ2#童厂图3反馈调节系统图49设备维护中频感应电炉常见故障分析412001中国铸造装备与技术(I)逆变触发板没有脉冲输出.造成此类故障的酿因一般为频率发生板损坏;逆变触发板损坏或连接导线接触不良.(2)逆变桥的常通对角桥臂有晶闸管不能触发导通或无触发脉冲.出现这种情况时,会造成电源在预充磁阶段主回路不通,而当逆变切换延时继电器KT1动作后,由次触发对角晶闸管桥臂形成回路短路,造成装置过流保护动作.造成这类故障的原因一般为晶闸管特性变坏导致不能触发导通;常通晶闸管没有脉冲.(3)启动电抗器(低通电抗器)DL开路,造成主回路
6、直流开路.出现这种情况时,当KT1动作会造成装置过流及过压保护动作.(4)负载主回路有开路.如感应圈,水冷电缆或铜排导线的接头处因断水,接触不良而熔断或机械折断等原因造成主回路开路.出现这种情况时,当KT1动作会造成装置过压保护动作.2.1.2启动主回路后,直流电压表无反应,启动逆变也无反应,面板仪表除频率表外都无指示.此类故障一般为整流桥没有工作,无直流输出造成.造成此类故障的原因一般是:(1)整流触发脉冲输出的公共地线(70号线)接触不良或开路,造成整流晶闸管没有触发脉冲而不工作.(2)整流触发板有三块以上的板子损坏,造成整流桥无输出.(3)整流稳压电源板或功放电源板损坏,使得整流触发板无
7、脉冲输出,造成整流晶闸管不工作.此时通常柜内的整流稳压电压表和电流表无指示或整流功放电流表无指示.2.2装置运行声音异常2.2.1中频感应电炉在工作时,滤波电抗器发出沉闷的不规则振动声,且启动困难,工作不稳定,极易出现过流保护动作,动作时还有较大的电流冲击声.出现此类故障的原因一般都是由于负载端炉体有不完全短路.当炉体发生不完全短路时,就会使负载加重,电流不稳定,易过流.用示波器测量逆变晶闸管的波形会发现波形散开,有重叠,且抖动严重.造成炉体不完全短路一般有下瓦几种情况:(1)磁轭与感应圈有不完全短路或打弧现象,当打弧很严重时会发出较大的啸叫声.(2)炉底磁轭的拉紧螺栓绝缘垫圈击穿使得磁轭与外
8、壳短路,当不完全短路时还会有强烈的弧光.磁轭与外壳短路相当于感应圈增加了一个短路的二次侧线圈,使得感应圈的负载加重了.(3)感应圈与铁液短路.当短路严重时,装置不能启动.(4)磁轭的穿芯螺栓绝缘套管击穿,造成感应回路,形成了一个理论上的短路二次侧,加重了感应圈的负载.一502.2.2滤波电抗器有较大的不规则振动声,但振动声不沉闷,在小功率工作时电源很不稳定,极易出现过流保护动作和晶闸管击穿.此类故障一般是由于滤波电抗器松动造成的.滤波电抗器(或称平波电抗器)是一个带有气隙的铁芯电抗器,它在电路中有两个作用:(1)限制整流输出电流的脉动,抑制直流电压的交流分量,使负载能得到较恒定的电压和电流;(
9、2)保证整流输出电流的连续性.对于用晶闸管整流的电路,当晶闸管的控制角较大,输出电流很小或者滤波电抗器的电感量Ln不够大时,输出电流就会出现断续现象.电流出现断续时就会使晶闸管导通角减小,逆变器工作不稳定,易造成逆变失败.而当滤波电抗器有松动时,就会使电感量减小和突变,造成整流输出电流断续和不稳定,致使逆变失败而过流保护动作.如果频繁地过流,就会使晶闸管的性能变差或击穿.2.2.3滤波电抗器发出较大的沉闷不规则振动声,且整流输出电压下降近一半造成此类故障的原因是整流桥缺相,用示波器观察整流输出电压波形,可以明显看到缺少一个波头.造成这种故障的原因一般为:(1)有一整流晶闸管损坏开路或其门极开路
10、,造成整流桥缺相.(2)有一整流晶闸管的性能变差或门极电阻变大,使得晶闸管不能触发导通,造成整流桥缺相.(3)有一整流触发板有故障或控制导线有开路,接触不良,造成整流桥缺相.2.3输出功率低,达不到额定值2.3.1整流输出电压低,造成输出功率低.造成整流输出电压低的现象有控制调节系统的原因,也有主回路的原因.一般由以下几种故障造成:(1)整流触发脉冲控制角n不能调到o0.从图3可以知道,中频电源的功率调节是通过调节整流触发脉冲板的控制电压来改变触发脉冲的控制角a.控制整流输出电压来实现的.当控制角无法调到n=0o时,整流桥不能全电压输出,造成装置输出功率达不到额定值,(2)P电流,电压整定值(
11、见图3)过小或其电路有故障,使其实际电压值比整定值要小,限制了整流电压的输出,使得功率升不高.(3)整流触发板偏置电压设定过高或电路故障造成的偏压过高,造成功率升不上去.偏压一般为7.5v.(4)整流稳压电源(12v)或整流功放电源(24V)出现故障,使得输出电压偏小,造成整流桥输出电压上不去,引起功率降低.(5)整流桥缺相,造成输出电压下降,使得功率降低.2.3.2中频电压过低或过高,造成输出功率低.由于U=(1.1lteos)(式中u为中频电压,设备维护中频感应电炉常见故障分析4/2001中国铸造装备与技术cos为负载电路功率因数,为输入直流电压),则当输入直流电压U为恒定值时,中频电压u
12、的大小由负载电路的功率因数决定,而功率因数的大小是由并联补偿电容器的多少决定的.当并联的补偿电容器损坏较多时,就会使功率因数下降,而功率因数下降严重时,会造成输出功率还没有达到额定值,中频电压,已经超过了额定值,从而影响到输出功率的提升;另外,功率因数下降严重时,还会造成电网功率因数的降低.而当并联补偿电容器增加过多时,会使功率因数过大,从上式可以知道,功率因数增大必然会使中频电压下降,使其低于额定值,从而直接影响到输出功率的提高.另外,功率因数过大还会造成逆变失败所以,适当控制补偿电容器的个数,就能控制此类故障的发生,一般取/U一1.4较为合适.2.4过流故障过流故障是中频电炉最常见的故障,
13、其现象多种多样,原因也各不相同,主要有:启动整流电路电源就过流的故障;逆变启动预充磁阶段的过流故障;逆变切换后的过流故障.下面就各种现象的过流故障进行分析.2.4.1启动整流电路电源就过流保护动作.造成此类故障的原因主要有:整流部分有对地或相间短路.有两个以上的整流晶闸管击穿,造成三相电源相间短路,出现这种故障时会伴有巨大的电流短路爆炸声.严重时,还会损坏整流触发板和反馈信号板.2.4.2逆变启动预充磁阶段的过流故障.此类故障一般是负载端有相问短路引起的,而且在装置过流保护动作时,有较大的电流冲击声.造成预充磁阶段就过流的原因主要有:(1)并联补偿电容器有严重的击穿短路,造成相问短路.并联电容
14、器的冷却水路不畅或断水会导致电容器发热加剧而击穿或电容器本身的质量问题造成的击穿,而引起相间短路.发生这种故障时,可检查电容器是否有胀大现象或用手触摸是否烫手来确定是那个电容器击穿.如果不能用这种直观的方法确定,则只能用排除法把电容器一个个拆下来,再开机试来确定,为了节省时间可以两个两个拆(2)负载的铜排导线绝缘座架击穿,造成严重的相间短路,(3)并联电容器的连接辫子线相碰,造成严重的相间短路2.4.3逆变切换后的过流故障.这是最常见的故障,故障的原因也多种多样.造成此类故障的原因主要有:(1)有一组(即相串联的两个晶闸管)逆变晶闸管击穿或软击穿,造成逆变失败而引起过流保护动作.晶闸管的软击穿
15、是指晶闸管的热特性变差,在冷态时参数均正常,但加上一定的电压就发生正向转折而导通,不能关断,造成逆变桥直通而导致过流.如果用电阻袁测量不出晶闸管的好坏,可用安全电压检查法(见附录)来确定是否软击穿,如果转折电压较高就不能用此法了,而只能用排除法一个个地换了.一般用安全电压检查法都能确定.(2)次触发的逆变晶闸管由于其本身的原因或触发电路的故障造成不能触发导通使得次触发逆变桥开路,引起逆变失败而过流保护动作晶闸管的门极电阻变大(一般为(5012);晶闸管水冷电极的安装工艺不过关;晶闸管本身的制造质量问题等都会造成晶闸管不能触发导通.可用安全电压检查法来确定晶闸管是否能导通.(3)并联补偿电容器的过补偿,造成负载功率因数c0s过大,使得功率因数角过小,则:t=/2+t.(式中t
