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西門子變頻器維修經驗談

時間:2018-07-12
 西門子變頻器進入中國市場較晚,但是其增長速度快。西門子變頻器主要分為通用型、工程型和專用型三類。西門子通用型變頻器快速增長的原因主要有以下幾個方麵:
  (1) 不斷推出新產品,滿足不同用戶的特定要求。西門子產品一般的更新周期不超過5年。其產品能夠滿足不同用戶的特殊要求。
  (2) 強大的通訊功能和全麵的配套軟件,是西門子自動化產品的一大特點。這在我國造紙、化工、鋼鐵、機械製造等諸多產業從技術改造向自動化控製全麵推進的飛速發展過程中,尤顯其競爭優勢。
  (3) 近兩年推出的MM4新一代變頻器不僅具有西門子工程型變頻器MasterDrive的良好架構,還具有較高的性能價格比,雖然價格不高卻有著比同類產品更強大的功能。利用BiCo功能可以為更為複雜的功能進行編程,它可以在輸入(數字的,模擬的,串行通訊的等等)和輸出(變頻器的電流,頻率,模擬輸出,繼電器節點輸出等等)之間建立布爾代數式和數學關係式。
  (4) MM4新一代變頻器不同於其他變頻器的另一個顯著特點是:他給用戶提供的是一個完全開放的編程平台,使用戶可以根據自己的需要限度的合理利用有限的資源實現盡可能複雜的控製特性。它的幾十個自由功能塊可以代替plc實現一些簡單的編程操作。
  (5) 由於價格低廉,變頻器在製造時不得已選用了一些底端的原器件,或者說在選用原器件時考慮的富裕量太小。比如:耐壓,耐溫,耐電壓、電流衝擊等。
  1、常見故障現象分析及處理方法
  一般來說,當你拿到一台有故障的變頻器,再上電之前首先要用萬用表檢查一下整流橋和IGBT模塊有沒有燒,線路板上有沒有明顯燒損的痕跡。
如果以上測量結果表明模塊基本沒問題,可以上電觀察。
  (1)上電後麵板顯示[F231]或[F002](MM3變頻器),這種故障一般有兩種可能。常見的是由於電源驅動板有問題,也有少部分是因為主控板造成的,可以先換一塊主控板試一試,否則問題肯定在電源驅動板部分了。
  (2)上電後麵板無顯示(MM4變頻器),麵板下的指示燈[綠燈不亮,黃燈快閃],這種現象說明問題出在開關電源不正常(整流二極管擊穿或開路)。
  (3)有時顯示[F0022,F0001,A0501]不定(MM4),敲擊機殼或動一動麵板和主板時而能正常,一般屬於接插件的問題,檢查一下各部位接插件。也發現有個別機器是因為線路板上的阻容元件質量問題或焊接不良所致。
  (4)上電後顯示[-----](MM4),一般是主控板問題。多數情況下換一塊主控板問題就解決了,但也有個別問題出在電源板上。
  例如:某水泥廠回轉窯驅動用的一台MM440-200kW變頻器,由於負載慣量較大,啟動轉距大,設備啟動時頻率隻能上升到5Hz左右就再也上不去,並且報警[F0001]。客戶要求到現場服務,鼎博六合當時考慮認為:作為變頻器本身是沒有問題的,問題是客戶參數設置不當,用矢量控製方式,再正確設定電機的參數/模型就可以解決問題。又過了兩天客戶來電告訴我變頻器已經壞了,故障現象是上電顯示[-----]。經現場檢查分析,這種故障是因為主控板出問題造成的,因為用戶在安裝的過程中沒有嚴格遵循EMC規範,強弱電沒有分開布線、接地不良並且沒有使用屏蔽線,致使主控板的I/O口被燒毀。
  (5)上電後顯示正常,一運行即顯示過流。[F0001](MM4)[F002](MM3)即使空載也一樣,一般這種現象說明IGBT模塊損壞或驅動板有問題,需更換IGBT模塊並仔細檢查驅動部分後才能再次上電,不然可能因為驅動板的問題造成IGBT模塊再次損壞!這種問題的出現,一般是因為變頻器多次過載或電源電壓波動較大(特別是偏低)使得變頻器脈動電流過大主控板CPU來不及反映並采取保護措施所造成的。
  2、結束語
  西門子變頻器的設計水平同各品牌變頻器相比,功能強大,無可挑剔!如果再能從設計上就考慮到將來維修的方便性並在製造選材上提高一下零件的質量是為理想的了。
西門子變頻器整流單元的耐壓是 1200V ,若能使用耐壓 1600V 的整流單元,鼎博六合認為會大大提高穩定性並降低故障率。 防幹擾的措施有待加強,西門子的變頻器有時會因為幹擾問題而把主控板或 I/O 端口燒了。
  西門子6SE70係列變頻器維修實例
  1.引言
  變頻器和交流電機組成的交流調速係統具有更寬的允許電壓波動範圍、更小的體積、更強的通訊能力,更優良的調速性能,在工礦企業中得到了廣泛的應用。在變頻器的應用中,也會遇到各種各樣的故障現象,借助於變頻器完善的自診斷保護功能,並通過平時工作中積累的經驗來提高處理變頻器故障的技術水平,這將明顯地縮短對變頻器故障處理的時間。下麵對西門子6SE70係列變頻器有代表性的故障現象進行分析介紹。
  2.變頻器故障實例的處理
  變頻器操作手冊上的故障對策表中介紹的皆為較常見的故障,在出現未涉及的一些代碼時應對變頻器作全麵檢查。變頻器的維修方式采用在線電壓檢測及直流電阻測量兩種方法,測量各關鍵點電壓並與正常值進行比較,將故障範圍縮小,進行分析判斷;測量元器件直流電阻,根據貼片電阻色環進行判斷比較,然後將懷疑元器件拆下,再測量元器件直流電阻,采用比較法來確定元器件的好壞。
  2.1西門子6SE7016-1TA61-Z變頻器的操作控製麵板PMU液晶顯示屏上顯示字母“E”報警
  變頻器液晶顯示屏上出現“E”報警時,變頻器不能工作,按P鍵及重新停、送電均無效,查操作手冊又無相關的介紹,在檢查外接DC24V電源時,發現電壓較低,解決後,變頻器工作正常。但是出現“E”報警一般來講是CUVC板損壞,更換一塊新CUVC板就能正常。“E”報警有以下幾種情況是由底板及CUVC通訊板故障引起的:
  (1)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏顯示“E”報警
  檢查處理(參見圖1、圖2):更換一塊新CUVC板送電開機,液晶顯示屏仍顯示“E”報警,說明故障原因不在CUVC板而在底板。檢查底板,用數字萬用表測外接DC24V電壓正常,檢測集成塊N3基準電壓不正常,集成塊N2 20腳輸出電壓為0.1V,明顯偏低,正常值應為15V,查集成塊N2的1腳為11.3V,8腳為0.20V,11腳電源輸入為27.5V,正常。經分析判斷1腳、8腳、20腳電壓值都不正常。測集成塊N3的1腳電壓為0.31V,2腳電壓為1.8V,電壓值也都偏低。用熱風槍拆下N3集成塊MC340,測2腳與3腳之間的電阻為84Ω。更換一塊新N3集成塊MC340後,測各引腳電壓,1腳為2.1V,2腳為5.1V,正常。測N2集成塊各腳電壓也都恢複正常。集成塊N3輸出電壓不正常,引起N2集成塊各腳電壓也出現偏移。恢複變頻器接線,輸入參數,啟動變頻器運行正常。   (2)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏顯示“E”報警
  檢查處理(參見圖1、圖2):用數字萬用表測底板N2、N3集成塊各腳電壓,N3的1腳N2的8腳電壓都偏低,測V28三極管的基極偏置電阻4.7KΩ已變值為150kΩ。更換新貼片電阻,測N2、N3各腳電壓正常。因V28基極偏置電阻變值,導致V28三極管截,造成N2、N3集成塊不能正常工作。
  (3)故障現象:操作控製麵板PMU板液晶顯示屏顯示“E”報警
  檢查處理:一台“E”報警的變頻器,將變頻器原CUVC板上CBT通訊板拆下,裝在新CUVC板上,變頻器裝好CUVC板,啟動後。液晶顯示屏仍顯示“E”報警。拆下CUVC板檢查發現CBT通訊板上貼片電阻燒壞。更換新CBT通訊板後,變頻器啟動工作正常。
  (4)故障現象:操作控製麵板PMU板液晶顯示屏顯示“E”報警
  檢查處理(參見圖1、圖2、圖4):檢查底板電源塊N2(L4974A)第1腳的開機電壓為11.32V,正常值為26.7V;第20腳輸出電壓為0.117V,正常值為15.31V;基準電壓塊N3(MC340)第1腳電壓為0.315V,正常值為2.1V;第2腳的電壓值在1.5~1.8V之間變化,而正常值為5.1V。檢查繼電器K4,線圈電路串聯兩支二極管V16、V15,電阻值分別為3.67Ω和5.5Ω,已經短路,V28(5C)三極管基極電阻由正常值4.7KΩ變為150kΩ,已經燒壞。更換新的電阻和二極管後,運行正常。
  2.2 西門子6SE70係列變頻器的操作控製麵板PMU液晶顯示屏上無顯示,“黑屏”
  (1)故障現象:西門子6SE7016-1TA61-Z變頻器操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理(參見圖3、圖1、圖2):檢查底板V34場效應管K2225,發現柵極保護貼片電阻24Ω變值為500kΩ,已損壞。檢測N2集成塊的20腳無電壓,1腳為11.3V,N3集成塊MC340腳為4V,2腳為3.3V。用熱風槍將N3集成塊MC340拆下測量1腳與3腳之間的阻值變為9kΩ,正常應為500kΩ。更換新的N3集成塊MC340和24Ω貼片電阻。上電測試N2、N3集成塊各引腳電壓,正常。恢複接線,運行正常。  操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”故障,大部分與底板V34電源管控製極24Ω保護貼片電阻變值有直接關係,變值後的電阻值一般為500kΩ~1MΩ之間,有的電阻值變為無窮大。
  (2)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理(參見圖4、圖3、圖2):檢查底板,測量K4繼電器線圈並聯續流二極管V20,與K4線圈串接二極管V16擊穿短路,測N7電源塊L7824損壞,N4集成塊UC3844AN 1腳對地電阻500Ω,正常值應為15kΩ。更換同型號二極管2支、N4集成塊UC3844AN、N7電源塊L7824後,測試各點電壓正常。  (3)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理(參見圖3):檢查底板,測量N4集成塊UC3844AN 4-8腳之間的7.5KΩ電阻燒壞,V34場效應管K2225柵極限流電阻R133變值為720kΩ,用熱風槍將貼片電阻拆下,更換新貼片電阻。上電測試各點電壓,正常。恢複接線,送電運行正常。
  (4)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理(參見圖3、圖5):檢查底板,測量V34場效應管K2225,發現柵極保護貼片電阻24Ω變值為430kΩ,電源變壓器T6二次繞組之間,經V58串聯連接的5隻相並聯的100Ω電阻值為33Ω,拆下測100Ω電阻其中一隻已變值為10MΩ,另一隻電阻變值為1MΩ。更換24Ω、100Ω電阻。  (5)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理:檢查底板,25A正負熔斷器F1、F2全部熔斷(見圖6),測量IGBT模塊輸出端U相與V相之間,電阻值為11Ω,已經短路,(正常阻值應該為210kΩ),IGBT模塊觸發部分觸發板A12、A32、A22的3腳與4腳和7腳、5腳、8腳的電阻值變為1.9Ω,已經短路。更換同型號六單元IGBT模塊(型號為BSM15G120DN12)與觸發電路板A12、A32、A22後,恢複接線,變頻器上電,測量各個電源輸出電壓正常,IGBT模塊6個觸發電路腳電壓為-5.1V,正常,顯示正常。  (6)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理(參見圖3):檢查底板電源部分,查N4(UC3844)PWM脈寬調製集成塊,測量外接4腳振蕩電阻原為7.5Ω,現在變為420kΩ,運行正常。
  (7)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理(參見圖3):檢查底板:主開關電源開關管V34(K2225)柵極限流電阻R133(100Ω和24Ω)電阻燒壞,測量N4(3844)PWM集成塊,3腳過流保護外接電阻由正常時的100Ω變為400kΩ,更換後,運行正常。
  (8)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理(參見圖3、圖7、圖10):檢查底板開關電源,脈寬調製集成塊N4,測量第4腳與第8腳振蕩電阻由正常時的7.5kΩ變為420kΩ,第6腳輸出電阻R133由正常時的100Ω變為300Ω,電壓檢測部分N1(TL084)第14腳輸出外接電阻R203由正常時的47Ω變為544kΩ,觸發板輸出電阻IGBT第11腳接電阻R226由正常時的9Ω(兩支18Ω電阻並聯)變為144Ω,第4腳R214由正常時的18.5Ω變為21Ω,第3腳接電阻R126由正常時的9Ω變為18.3Ω,第1腳接電阻R116由正常時的9Ω變為12.6Ω,將上麵的電阻重新更換後,運行正常。
  (9)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理(參見圖3、圖2):檢查底板開關電源,開關管V34(K2255)場效應管柵極2000Ω限流電阻燒壞,V28(5C)三極管10kΩ和1.2kΩ基極電阻均燒壞,N3基準電壓塊MC340的腳接1000Ω電阻燒壞,更換新電阻後,運行正常。
  (10)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理(參見圖3):檢查底板開關電源,開關管V34(K2255)和漏極電阻R400(10Ω)燒壞,其他正常,更換後,插好CUVC板,變頻器上電,顯示“008”開機封鎖,重新初始化,輸入參數後,運行正常。
  (11)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理(參見圖1、圖7):檢查底板,上電,聽到開關電源“噝噝”聲音很大,測量各輸出點電壓,集成塊N2的20腳輸出電壓稍微偏低為14.95V,正常值為15.30V,其他各點輸出電壓正常。停電,測量電流檢測板A1,發現4腳與7腳之間電阻值為2.84Ω,正常值約為3.1kΩ,更換一塊電流檢測板A1後,變頻器上電顯示“F029”,測量A1板的1腳與4腳之間的電阻值為無窮大,正常值為25Ω,拆下U相電流變送器T4,測量T4與電流檢測板A1的1腳、4腳並接的線圈電阻,阻值為無限大,線圈斷路(線圈的正常阻值為25Ω)。更換新的電流變送器T4後,變頻器上電,運行正常。
  (12)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理(參見圖8、圖7):檢查,上電,自檢完成後,內部繼電器K3吸一下就跳,連接X9的7點與9點閉合一下馬上斷開(K3的常開點外接主電路接觸器線圈)測量各點輸出電壓正常,斷電測量電流檢測板A1的第4腳與第6腳之間的電阻值為2140Ω,正常電阻值為3200Ω,更換電流檢測板後,運行正常。
  (13)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏“黑屏”
  檢查處理(參見圖9):檢查底板、二次電源,逆變開關管V2(IRF520)場效應管,柵極限流電阻由原正常阻值10Ω變為590kΩ,拆下測量為11MΩ,更換後,運行正常。  2.3 西門子變頻器的操作控製麵板PMU液晶顯示屏上顯示“008”,開機封鎖
  變頻器起動自檢完畢,出現開機封鎖“008”報警,008是啟動封鎖,一般,故障複位以後,要將“使能”、“ON/OFF1”置0,如果仍然在008狀態,要檢查係統的“OFF2”是不是置0了;或者硬件的“緊急停車”端子開路了;或者功率定義錯了(例如功率定義應為43,結果定義成36);檢查比較狀態字1,位6的狀態字有沒有問題,如果狀態字正常,應檢查變頻器電路板。
  (1)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏顯示“008”
  查處理(參見圖10):檢查觸發板A21集成塊,9腳外接7.5kΩ電阻,變值為298kΩ。更換新電阻後,運行正常。
  (2)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏顯示“008”開機封鎖不能複位。
  檢查處理(參見圖8、圖5):將變頻器重新初始化,輸入參數,顯示“009”開機準備狀態。變頻器帶負載上電,加入給定頻率,輸出正常。5min後,K3繼電器帶外接主接觸器出現斷續的掉電聲,停電檢查變頻器,更換一塊新CUVC板,開機後變頻器故障依舊,停電檢查變頻器主板,檢測到N5(MC33167T)集成塊時,電源發出“噝噝”聲,斷電,用萬用表電阻擋檢查,發現接1腳100KΩ電阻燒壞。底板控製K3繼電器三極管V12基極電阻變值為4kΩ,正常值應為2.2kΩ。更換損壞的貼片電阻後,運行正常。
  (3)西門子6SE7023-4TC61-E變頻器操作控製麵板PMU顯示屏顯示“OO8”故障維修
  檢查處理(參見圖2、圖1、圖5):檢查底板電源N3正常,N2第20腳輸出電壓14.50V,稍微偏低,正常值為15.30V,N5第二腳電壓為5.6V,測量使電源發出“噝噝”響聲,查為第1腳處外接100KΩ電阻、CUVC板連接器X239A第20腳接3.3KΩ電阻燒壞,更換後,變頻器上電,顯示“009”,啟動後,正常。
  2.4 西門子6SE7021-OTA61-Z變頻器的操作控製麵板PMU液晶顯示屏上顯示“F008”報警
  (1)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏顯示“F008”,複位後顯示“009”開機準備,變頻器起動,加入給定頻率20s後,顯示“F008”報警
  檢查處理(參見圖7):檢查變頻器電壓、電流檢測集成塊N1(TL084)接3腳的電阻R209由4.7Ω變值為888kΩ,接14腳電阻R203由4.7Ω變值為185kΩ。更換新電阻後,正常。
  (2)故障現象:上電自檢完後,變頻器操作控製麵板PMU顯示屏顯示“FOO8”,複位後顯示“OO9”,但不能啟動。
  檢查處理(參見圖10):檢查觸發電路檢測部分三極管V17(5C)集電極電阻R152,阻值為1.69kΩ,正常時的電阻值應為1.275kΩ(4隻5.1KΩ貼片電阻並聯),其中一隻電阻燒壞,更換一隻新電阻後,正常。  (3)故障現象:上電自檢完後,變頻器操作控製麵板PMU顯示屏顯示“FOO8”,複位後顯示“OO9”,啟動後給定頻率,20s後跳閘,顯示“FOO8”。
  檢查處理(參見圖7):檢查電流電壓的檢測部分運算放大器N1(TL084)集成塊第7腳的輸出外接電阻R209,電阻值由正常時的47Ω變為888kΩ,第14腳輸出外接電阻R203,電阻值由正常值47Ω變為185kΩ,更換新電阻後,正常。
  (4)故障現象:操作控製麵板PMU顯示屏顯示“F008”報警,變頻器上電自檢,顯示“009”開機準備狀態,但是隨後顯示“F008”不能啟動。
  檢查處理(參見圖7):檢查底板電壓、電流檢測部分,發現R56在線測量阻值為4.3kΩ,正常值為900Ω,用熱風槍拆下測量阻值為1MΩ,已經燒壞。更換新電阻值後,運行正常。
  2.5 西門子6SE70係列變頻器的操作控製麵板PMU液晶顯示屏上顯示“F011”,報警
  (1)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏顯示“F011”報警,不能複位檢查處理(參見圖7):電壓檢測塊N1(TL084)7腳外接47Ω電阻變為15Ω,V2(IRF520)G極保護電阻由正常阻值10Ω變為340kΩ,更換後,運行正常。
  (2)故障現象:操作控製麵板PMU液晶顯示屏顯示“F011”報警,且變頻器有焦糊味。
  檢查處理(參見圖1、圖5、圖10):測量N2第20腳輸出電壓隻有5.1V,1腳輸出電壓為16.5V,檢查發現N2第9腳接1kΩ電阻燒壞,N5第1腳接100KΩ電阻變為20MΩ,3腳外接10Ω電阻變為2MΩ,觸發板A22第3腳與第4腳接4.7KΩ電阻燒壞,更換上述電阻後,運行正常。
  2.6 6SE7022-6TA61-E 變頻器上電初始運行正常,10s後就跳閘,顯示“F006”
  檢查處理(參見圖10):檢查變頻器底板,測量各點電壓正常,未發現問題,後來將IGBT模塊、觸發電路板A21、三極管V17(5C)、各個管腳重新焊接後,運行正常。
  3結束語
  在西門子6SE70變頻器的常見維修中,由於其電路板上選用的大都是貼片電阻、電容、貼片二極管、三極管、IC芯片,因受電路板體積所限,所選用元器件體積及功率都很小,因受周圍環境溫度的影響導致電路板散熱不太好,引起的故障所占比例較大。
  再加上化纖行業粘膠短纖維生產現場含硫化氫腐蝕性氣體,電氣控製室為了減少腐蝕性氣體的侵入采用封閉式的,因通風效果不好,導致電氣控製室內溫度升高,這也是6SE70變頻器電路板小功率器件損壞的一個因素。
  為了解決以上問題,我公司專門上了一套空調係統,用正壓新鮮風來改善環境條件。為了減少硫化氫腐蝕性氣體對電路板上元器件的腐蝕,鼎博六合還采用電子線路板用噴塗膠,對變頻器電路板表麵作防腐塗層處理,有效地降低了變頻器的故障率,提高了使用效率。
  在日常維護時,一方麵應注意檢查電網電壓,改善變頻器、電機及線路的周邊環境,定期清除變頻器內部灰塵,通過加強設備管理限度地降低變頻器的故障率。另一方麵應注意在維修過程中盡量減少靜電的危害,較高的靜電電壓可能對電子元件造成損壞,在更換電路板及元器件時,應該佩戴防靜電接地環和防靜電腕帶,沒有條件時可以將防靜電接地線纏繞於腕上。
  變頻器的維修工作是一項理論知識、實踐經驗與操作水平的結合,它的技術水平代表著變頻器的維修質量。所以鼎博六合要經常閱讀一些有關的書報雜誌,不斷了解這些電子元器件所具備的功能和特點,開拓鼎博六合的思路,給鼎博六合維修工作以啟迪,並將這些學到的知識應用於實際工作中,解決一些維修過程中無法解決的問題,使鼎博六合的技術水平不斷提高。
  西門子直流調速器維修
  故障現象:電源正常,LED 無顯示
  故障分析:首先 CPU 是否有正常工作,用示波器觀察,看時鍾頻率且數據線有脈衝信號,證明 CPU 基本正常,而至 LED 數碼管掃描信號 A 點應為脈衝而現在卻為 L 電平,如下圖。


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