论文部分内容阅读
[摘 要]本文重点对西门子6SE70逆变装置的系统组成进行简要介绍，并对日常运行中的常见故障进行举例分析，对故障原因及处理方法进行详细说明，希望能为广大的维护人员提供参考。
[关键词]西门子 6SE70 常见故障
中图分类号：P426.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0044-01
西门子6SE70变频装置广泛应用与轧钢系统中，具有较高的稳定性能。但通常在运行过程中出现突发故障时，由于受到现场测试仪器或者资料的限制，延长了故障恢复时间，对于生产造成了极大的影响。经过对唐钢冷轧线6SE70传动装置多年的运行及故障处理情况进行总结，找出一些切实可行的解决办法。下面就6SE70变频装置系统的结构组成以及常见的故障加以说明。
1、6SE70系统结构组成
1.1 整流单元
6SE70系统的整流单元多数由功率二极管元件组成，整个回路可看成是不可控三相变流器电路，该结构的输出端与大容量电容相连接，以保证直流电源的稳定性，从而形成电压型变压器。另外，值得一提的是，回路中的大容量电容还具有提供无功电流或滤波的作用。所以，该整流单元对电网造成的冲击较小，并能够使功率因数大大提高。
1.2 逆变单元
系统经过整流后，通过逆变单元进行逆变，此时的电源频率和电压均为可调的交流电。电源输出给现场的电动机，使电动机实现变频调速的功能。通常来说，逆变单元采用IGBT作为功率元件使用，并采用PWM的调制方式加以控制。
1.3 回馈单元
由于工艺要求，频繁的启动和制动经过发生。如果应用制动单元，在制动过程中，将会导致大量能量在电阻上造成损耗，导致极大的能源浪费产生。通过回馈单元的使用，可将没有使用的能量通过回馈单元返回到电网中。回馈单元通常由三相全控晶闸管整流组成。当母线电压超过设定值时，回馈单元处于逆变状态，此时可以将多余的直流电源转化为交流电，并通过自耦变压器返回至电网当中。值得注意的是，整流单元与回馈单元必须有互锁功能，不能同时处于工作状态。
1.4 自耦變压器
由于回馈单元是在直流母线（DC BUS）电压比正常值高一定值时才起作用.为使回馈电压与进线电压匹配.必须把回馈单元的逆变电压降低一定值。自耦变压器的作用就是将逆变电压降低15%～20%后回馈给电网。
1.5 直流母线
当有多台电压相同的电机同时调速时，可采用直流母线供电方式.由一台整流单元向直流母线供电，由直流母线带多台逆变器.直流母线上也可带有制动单元。
1.6 整流制动系统
电阻制动是在变频器的直流回路中并联制动单元和制动电阻.并通过检测直流母线电压来控制制动单元功率管的通断.从而实现制动电阻的接入与断开。当电动机在外力作用下减速或反转时.电动机以发电状态运行.再生能量反馈回变频器的直流回路使直流母线电压升高：当电压超过设定的限值时（如660 V或710V）.制动单元的功率管导通，电流流过制动电阻：制动电阻将电能转换为热能.使电动机的转速降低.直流母线电压也降低：当母线电压降至制动单元设定的关断值时，功率管截止，制动过程结束。
2、6SE70变频器在使用中发生的故障及诊断
变频器拥有较强的故障诊断功能，能及时对其内部整流、逆变部分及外围故障进行保护。当发生故障时，若故障没有被复位，故障信号将一直被保存并在OP操作面板上显示故障代码，根据代码可初步确定故障原因，缩小故障范围，减少处理时间。下面就变频器投入运行以来曾经出现的故障代码及处理情况介绍如下：
2.1 故障代码：F002
故障解释：直流母线欠电压。
原因分析：它主要检测的是直流母线电压，如果设备在与充电时达不到80%的最小直流母线电压或者预充电时间超过3S，那么该装置就会发出F002故障报警。设备在启动的时候，会自动检测母线的电压，以保护整流器的元件不被损坏。
处理方法：1、一般为快速熔断器烧毁，拉下快融盒后，肉眼就能判断快熔是否被烧毁。2、查看检测电压，参数R006显示直流母线电压，如果电压太低，可能是检测回路存在问题。检测电路的电阻，是降电压比的，如果有烧毁的，电压显示就会变低。3、母线电压参数P071在初始设定时标定的太高。
2.2 故障代码：F006
故障解释：直流母线电压过高，装置关机
原因分析：1、设置了过小的斜坡下降时间P464，造成直流母线电压过高。2、制动单元故障。当大惯量负载停车时造成直流母线电压泵升，制动单元由于故障并没有投入工作，造成直流母线电压过高达到关机阈值。3、制动电阻故障或制动功率偏小。当大惯量负载快速停车时造成直流母线电压迅速泵升，由于制动电阻故障或制动功率偏小，无法消耗制动能量，造成直流母线电压达到关机阈值。
处理方法：1、适当的调整参数P464。2、检查制动单元是否烧毁或测量制动阻值。
2.3 故障代码：F011
故障解释：过电流。
原因分析：过电流是变频器日常运行过程中报警较为频繁的故障之一，容易出现在活套加/减速的过程中。
处理方法：1、查看报故障时活套所处的位置，判断是否处于加/减速过程中，可根据现场实际作业情况，合理调整变频器的加速及减速时间、电流上限等有关参数。2、查看是否由于保护信号导致电机驱动锁定，导致紧急停车时出现的过流故障。
2.4 故障代码：F015
故障解释：点击堵转或失步。
原因分析：F015本意并不是堵转，而是给定值和反馈值之差超过了故障阈值。那么给定值和实际值之间造成误差大的原因，要么是电流被限制了转速转不起来，要么是调节器饱和了，而实际转速被负载拖着转。 处理方法：1、检查编码器线路，看有无线头松动或脱落，查看编码器的±15V的电源线以及脉冲信号反馈线是否存在对地短路，屏蔽线接地是否正确。2、检查编码器联轴器，看编码器固定螺丝是否松动。3、检查制动器打开状态是否正确，制动盘与摩擦片之间是否存在粘连现象，导致负载过大。4、检查连轴器的外观是否变形或间隙过大，由于电动机与负载之间采取的是弹性链接，非刚性连接，由于连轴器的弹性形变等因素，导致电动机负载的机械特性变化不均匀。5、还有种可能是电流互感器自身的原因，对与装置的输出电流检测有偏差，导致变频器内部电流逻辑计算出现错误触发的故障。
以上因素若都不存在，更换编码器后，故障现象一般会消失。
2.5 故障代码：F053
故障解释：编码器故障。
原因分析：张力辊控制系统采用速度+转矩闭环控制，编码器存在故障就会导致控制电路停止变频器的运行，引起跳闸。当编码器信号传输回路受到干扰以及编码器本身存在问题时，都会产生该故障。
处理方法：1、检查编码器电缆是否破皮断线。2、检查编码器屏蔽接地是否松动。3、查看编码器状态指示灯，判读是否编码器内部存在问题，查到编码器损坏的真正原因，然后更换一个新编码器，故障即可得到排除。
2.6 故障代码：F056
故障解释：SIMOLINK通讯故障。
原因分析：通讯存在干扰或通讯中断。
处理方法：检查光纤并用酒精将光纤接触面进行擦拭，防止光纤端面存有灰尘影响信号传输。通过检查SLB板子的状态指示灯判读故障类型，如果黄灯灭或者常亮，基本上可以判定为SLB板子存在问题。
结语
灰尘与潮湿是变频器的最致命杀手，特别是当停机几天后，粘在电路板上的尘埃返潮，这时送电后变频器电路板最容易打火而损坏，最好能将变频器安装在空调房间里，或装在有虑尘网的电柜里。要定时清扫电路板及散热器上的灰尘：停机一段时间的变頻器在通电前最好用电吹风吹一下电路板。变频器驱动电动机产生的噪声特别是刺耳的噪声与开关频率有关，尤其在低频区更为显著，一般采用在变频器输入输出侧连接滤波器。不要把变频器装在有震动的设备上， 不然再好的变频器可能很快就坏了。6SE70变频装置非常适用于轧钢系统，可靠性高，控制简单，故障率低。在维护过程中我们总结出以上处理步骤，具有很高的推广价值。
参考文献
[1] 王雪芹.西门子6E70—6RA70传动系统卷取机操作规范[J].科技风. 2011（18）
[2] 汤青波，温如春，何学文.基于PROFIBUS-DP 6SE70变频器在提升机中的应用[J].矿业工程.2010（04）
[关键词]西门子 6SE70 常见故障
中图分类号：P426.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0044-01
西门子6SE70变频装置广泛应用与轧钢系统中，具有较高的稳定性能。但通常在运行过程中出现突发故障时，由于受到现场测试仪器或者资料的限制，延长了故障恢复时间，对于生产造成了极大的影响。经过对唐钢冷轧线6SE70传动装置多年的运行及故障处理情况进行总结，找出一些切实可行的解决办法。下面就6SE70变频装置系统的结构组成以及常见的故障加以说明。
1、6SE70系统结构组成
1.1 整流单元
6SE70系统的整流单元多数由功率二极管元件组成，整个回路可看成是不可控三相变流器电路，该结构的输出端与大容量电容相连接，以保证直流电源的稳定性，从而形成电压型变压器。另外，值得一提的是，回路中的大容量电容还具有提供无功电流或滤波的作用。所以，该整流单元对电网造成的冲击较小，并能够使功率因数大大提高。
1.2 逆变单元
系统经过整流后，通过逆变单元进行逆变，此时的电源频率和电压均为可调的交流电。电源输出给现场的电动机，使电动机实现变频调速的功能。通常来说，逆变单元采用IGBT作为功率元件使用，并采用PWM的调制方式加以控制。
1.3 回馈单元
由于工艺要求，频繁的启动和制动经过发生。如果应用制动单元，在制动过程中，将会导致大量能量在电阻上造成损耗，导致极大的能源浪费产生。通过回馈单元的使用，可将没有使用的能量通过回馈单元返回到电网中。回馈单元通常由三相全控晶闸管整流组成。当母线电压超过设定值时，回馈单元处于逆变状态，此时可以将多余的直流电源转化为交流电，并通过自耦变压器返回至电网当中。值得注意的是，整流单元与回馈单元必须有互锁功能，不能同时处于工作状态。
1.4 自耦變压器
由于回馈单元是在直流母线（DC BUS）电压比正常值高一定值时才起作用.为使回馈电压与进线电压匹配.必须把回馈单元的逆变电压降低一定值。自耦变压器的作用就是将逆变电压降低15%～20%后回馈给电网。
1.5 直流母线
当有多台电压相同的电机同时调速时，可采用直流母线供电方式.由一台整流单元向直流母线供电，由直流母线带多台逆变器.直流母线上也可带有制动单元。
1.6 整流制动系统
电阻制动是在变频器的直流回路中并联制动单元和制动电阻.并通过检测直流母线电压来控制制动单元功率管的通断.从而实现制动电阻的接入与断开。当电动机在外力作用下减速或反转时.电动机以发电状态运行.再生能量反馈回变频器的直流回路使直流母线电压升高：当电压超过设定的限值时（如660 V或710V）.制动单元的功率管导通，电流流过制动电阻：制动电阻将电能转换为热能.使电动机的转速降低.直流母线电压也降低：当母线电压降至制动单元设定的关断值时，功率管截止，制动过程结束。
2、6SE70变频器在使用中发生的故障及诊断
变频器拥有较强的故障诊断功能，能及时对其内部整流、逆变部分及外围故障进行保护。当发生故障时，若故障没有被复位，故障信号将一直被保存并在OP操作面板上显示故障代码，根据代码可初步确定故障原因，缩小故障范围，减少处理时间。下面就变频器投入运行以来曾经出现的故障代码及处理情况介绍如下：
2.1 故障代码：F002
故障解释：直流母线欠电压。
原因分析：它主要检测的是直流母线电压，如果设备在与充电时达不到80%的最小直流母线电压或者预充电时间超过3S，那么该装置就会发出F002故障报警。设备在启动的时候，会自动检测母线的电压，以保护整流器的元件不被损坏。
处理方法：1、一般为快速熔断器烧毁，拉下快融盒后，肉眼就能判断快熔是否被烧毁。2、查看检测电压，参数R006显示直流母线电压，如果电压太低，可能是检测回路存在问题。检测电路的电阻，是降电压比的，如果有烧毁的，电压显示就会变低。3、母线电压参数P071在初始设定时标定的太高。
2.2 故障代码：F006
故障解释：直流母线电压过高，装置关机
原因分析：1、设置了过小的斜坡下降时间P464，造成直流母线电压过高。2、制动单元故障。当大惯量负载停车时造成直流母线电压泵升，制动单元由于故障并没有投入工作，造成直流母线电压过高达到关机阈值。3、制动电阻故障或制动功率偏小。当大惯量负载快速停车时造成直流母线电压迅速泵升，由于制动电阻故障或制动功率偏小，无法消耗制动能量，造成直流母线电压达到关机阈值。
处理方法：1、适当的调整参数P464。2、检查制动单元是否烧毁或测量制动阻值。
2.3 故障代码：F011
故障解释：过电流。
原因分析：过电流是变频器日常运行过程中报警较为频繁的故障之一，容易出现在活套加/减速的过程中。
处理方法：1、查看报故障时活套所处的位置，判断是否处于加/减速过程中，可根据现场实际作业情况，合理调整变频器的加速及减速时间、电流上限等有关参数。2、查看是否由于保护信号导致电机驱动锁定，导致紧急停车时出现的过流故障。
2.4 故障代码：F015
故障解释：点击堵转或失步。
原因分析：F015本意并不是堵转，而是给定值和反馈值之差超过了故障阈值。那么给定值和实际值之间造成误差大的原因，要么是电流被限制了转速转不起来，要么是调节器饱和了，而实际转速被负载拖着转。 处理方法：1、检查编码器线路，看有无线头松动或脱落，查看编码器的±15V的电源线以及脉冲信号反馈线是否存在对地短路，屏蔽线接地是否正确。2、检查编码器联轴器，看编码器固定螺丝是否松动。3、检查制动器打开状态是否正确，制动盘与摩擦片之间是否存在粘连现象，导致负载过大。4、检查连轴器的外观是否变形或间隙过大，由于电动机与负载之间采取的是弹性链接，非刚性连接，由于连轴器的弹性形变等因素，导致电动机负载的机械特性变化不均匀。5、还有种可能是电流互感器自身的原因，对与装置的输出电流检测有偏差，导致变频器内部电流逻辑计算出现错误触发的故障。
以上因素若都不存在，更换编码器后，故障现象一般会消失。
2.5 故障代码：F053
故障解释：编码器故障。
原因分析：张力辊控制系统采用速度+转矩闭环控制，编码器存在故障就会导致控制电路停止变频器的运行，引起跳闸。当编码器信号传输回路受到干扰以及编码器本身存在问题时，都会产生该故障。
处理方法：1、检查编码器电缆是否破皮断线。2、检查编码器屏蔽接地是否松动。3、查看编码器状态指示灯，判读是否编码器内部存在问题，查到编码器损坏的真正原因，然后更换一个新编码器，故障即可得到排除。
2.6 故障代码：F056
故障解释：SIMOLINK通讯故障。
原因分析：通讯存在干扰或通讯中断。
处理方法：检查光纤并用酒精将光纤接触面进行擦拭，防止光纤端面存有灰尘影响信号传输。通过检查SLB板子的状态指示灯判读故障类型，如果黄灯灭或者常亮，基本上可以判定为SLB板子存在问题。
结语
灰尘与潮湿是变频器的最致命杀手，特别是当停机几天后，粘在电路板上的尘埃返潮，这时送电后变频器电路板最容易打火而损坏，最好能将变频器安装在空调房间里，或装在有虑尘网的电柜里。要定时清扫电路板及散热器上的灰尘：停机一段时间的变頻器在通电前最好用电吹风吹一下电路板。变频器驱动电动机产生的噪声特别是刺耳的噪声与开关频率有关，尤其在低频区更为显著，一般采用在变频器输入输出侧连接滤波器。不要把变频器装在有震动的设备上， 不然再好的变频器可能很快就坏了。6SE70变频装置非常适用于轧钢系统，可靠性高，控制简单，故障率低。在维护过程中我们总结出以上处理步骤，具有很高的推广价值。
参考文献
[1] 王雪芹.西门子6E70—6RA70传动系统卷取机操作规范[J].科技风. 2011（18）
[2] 汤青波，温如春，何学文.基于PROFIBUS-DP 6SE70变频器在提升机中的应用[J].矿业工程.2010（04）