1

Тема: Аварии на преобразователях частоты.

Добрый день, коллеги.
Прошу помочь разобраться с проблемой.
На предприятии систематически горят частотники фирмы Siemens серии Sinamics G150 мощностью от 200 до 2200 кВт, напряжением 0,69 кВ.
Горят только на вентиляторной нагрузке. Поврежденные модули либо инвертор(на IGBT-транзисторах), либо звено постоянного тока после выпрямителя. Аварии вызваны КЗ на корпус, или междуфазным.

Краткое описание ситуации такое, ПЧ установлены в помещении МСС, которое находится в непосредственной близости от котла СРК.
Считаю информацию важной, т.к. может какие-то соединения серы агрессивно агрессивно влияют на изоляцию, анализ среды не делался. И тут первый вопрос стоит ли копать в данном направлении?
При считывании информации из контроллера ЧП во всех авариях выдается такая ошибка F30022 - "Контроль Uce".
Были произведены замеры качества электроэнергии на входе в ПЧ, некоторые отклонения от госта есть, но не существенные.
Если нужна какая-то допинфа, то могу предоставить.
Прошу оказать помощь, потому как даже не представляю в каком направлении копать.

2

Re: Аварии на преобразователях частоты.

ПЧ установлены в цеху или электропомещении?
Кокой IP ЧП?

3

Re: Аварии на преобразователях частоты.

Ruslan87 пишет:

Горят только на вентиляторной нагрузке.

Т.е. рядом стоят другие и с ними проблем нет? Практика показала, что срок безаварийной работы напрямую связан с температурным режимом и условиями окружающей среды. В узлах углеподачи как правило отказы выше, чем например у воздуходувок, частотники которых стоят в отдельных помещениях с принудительной вентиляцией. Вентиляторы частотников так засоряются пылью, что иногда просто сгорают. Также важно настроить время работы вентилятора после останова частотника, чтобы он его некоторое время охлаждал.

4 (2016-06-12 08:33:51 отредактировано Ruslan87)

Re: Аварии на преобразователях частоты.

evdbor пишет:

ПЧ установлены в цеху или электропомещении?
Кокой IP ЧП?

Не понял второй вопрос, что такое IP?
ПЧ установлены в электропомещении с вентиляцией, температура окружающей среды в помещении ~18-22 градуса.
+ на каждом шкафу ЧП установлены свои вентиляторы с фильтрами. При осмотре поврежденных модулей пыли на них не обнаружено.

Горят ЧП не во время пуска и останова, а непосредственно в нормальном режиме работы, когда движок уже раскручен на требуемую скорость.
Есть предварительная версия, что во время резкого сброса нагрузки движок начинает выдавать ЭДС и за счет этого как раз и возникают перенапряжения, которые пробивают изоляцию.

5

Re: Аварии на преобразователях частоты.

Ruslan87 пишет:

Не понял второй вопрос, что такое IP?

IP - Степень защиты оболочки электрооборудования Внешняя ссылка
Свои вопросы задал в сообщении  #2, чтобы уточнить параметры окружающей среды.
Скорее всего, проблема не в окружающей среде так как,

Ruslan87 пишет:

ПЧ установлены в электропомещении с вентиляцией, температура окружающей среды в помещении ~18-22 градуса.

Ruslan87 пишет:

Есть предварительная версия, что во время резкого сброса нагрузки движок начинает выдавать ЭДС и за счет этого как раз и возникают перенапряжения, которые пробивают изоляцию.

На каких механизмах установлены ЧП?
Насколько велик момент инерции механизма?
Используется ли реверсивный режим привода?
Возможно, необходима установка тормозных резисторв.
При торможении асинхронный двигатель отдает энергию назад в преобразователь частоты (работает в генераторном режиме) вследствие чего напряжение в звене постоянного тока повышается. Интенсивность торможения в этом случае зависит от потерь мощности в преобразователе и двигателе. ПЧ можно тормозить с мощностью около 20% от номинальной за счет собственных потерь двигателя и преобразователя. Этого обычно достаточно для не инерционных нагрузок, т.е. там, где кинетическая энергия невелика или время торможения не критично.
Тормозные резисторы подключаются к звену постоянного тока при повышении напряжения в этом звене.
Подробнее см.:
Внешняя ссылка
Внешняя ссылка

6 (2016-06-12 11:04:30 отредактировано XZX64)

Re: Аварии на преобразователях частоты.

Ruslan87 пишет:

Горят только на вентиляторной нагрузке. Поврежденные модули либо инвертор(на IGBT-транзисторах), либо звено постоянного тока после выпрямителя. Аварии вызваны КЗ на корпус, или междуфазным.

1. "Опишите характер заболевания" - происходит реальное КЗ (взрыв) или только ошибка F30022? Если есть возможность выложите фото.

Если происходит "взрыв", то тут 2 варианта
1. Взрыв модуля.
2. КЗ в схеме.

Начну с простого - КЗ в схеме, то есть в пластинах, проводах и шинах, тут нужно выяснять причину ухудшения изоляции и их как правило две старение материалов и внешнее воздействие пыль или влажность.

Взрыв модуля неисправность более сложная, она может быть вызвана несколькими причинами:
Внутренний дефект модуля.
Модули из разных партий, могут иметь немного разные характеристики и "взрываться" при установке в одно устройство без дополнительных резисторов. Но такого может и не быть, к примеру SEMiX имеют одинаковые параметры независимо от партии.
Неисправность драйвера.
Неисправность "нижнего" контроллера или его ПО.

Если реального КЗ нет, то нужно искать причину почему контроллер неправильно измеряет напряжение звена постоянного тока. Тут причин не так много:
Плохой контакт - на разъемах, на наконечниках, в местах присоединения.
Неисправность платы измерения напряжение звена постоянного тока.
Неисправность платы управления выпрямителем.
Программная ошибка.

UPD И еще вопрос: Какой способ торможения установлен?

7

Re: Аварии на преобразователях частоты.

XZX64 пишет:

1. "Опишите характер заболевания" - происходит реальное КЗ (взрыв) или только ошибка F30022? Если есть возможность выложите фото.

Еще в первом сообщении написал, что происходит реальное замыкание, с последующим выходом из строя модуля ПЧ.
Выше так же написал что при разборке ПЧ на изоляциии токопроводящих частях нет следов пыли, или еще какого налета.
Фото прилагаю.

evdbor пишет:

На каких механизмах установлены ЧП?
Насколько велик момент инерции механизма?
Используется ли реверсивный режим привода?

Механизмы на которых стоят ПЧ - это оборудование котла: дымососы, дутьевые вентиляторы, питательные насосы.
Момент инерции механизма в цифрах конечно же не скажу, но вентиляторы большие. У насосов момента инерции практически нет.
По поводу реверсивного режима привода, пока ответить не могу, надо уточнять. Если есть возможность опишите как может повлиять на ПЧ.

По поводу тормозных резисторов, они будут рассеивать мощность при возникающем перенапряжении на звене ПТ - здесь согласен. Но оборудование находится в работе уже сейчас, и заказ + поставка тормозных модулей в любом случае займет продолжительное время. А ПЧ горят, как я писал, систематически. Может ли быть проблема в неправильном параметрировании ПЧ?

Post's attachments

DSCN1853.JPG 457.95 Кб, 2 скачиваний с 2016-06-12 

DSCN1855.JPG 462.39 Кб, 2 скачиваний с 2016-06-12 

DSCN1861.JPG 485.93 Кб, 2 скачиваний с 2016-06-12 

DSCN1862.JPG 467.07 Кб, 2 скачиваний с 2016-06-12 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

8

Re: Аварии на преобразователях частоты.

Как вариант вешать на звено постоянного тока самописец  и ждать.

9

Re: Аварии на преобразователях частоты.

Тормозной модуль вам не нужен. Т.к. на оборудовании котельной нет необходимости быстро и точно тормозить двигатель. Просто поставьте в программе режим останова (торможения) выбегом, без использования ПЧ.

По поводу фоток, если я правильно понял, у вас взорвался IGBT.

Меняйте все 3 модуля, плату (или платы) драйвера модуля и обновляйте ПО контроллера.
ПО нужно обновить и на всех остальных ПЧ.

Неправильное уставки не должны приводить к такому как у вас. Это проблема внутри частотника.
Возможно слишком маленькая коммутационная пауза.

Лично мое мнение - вызывайте сервис инженеров сименс, они, как правило, знают типовые неисправности и методы лечения.

10

Re: Аварии на преобразователях частоты.

XZX64 пишет:

Тормозной модуль вам не нужен.

Согласен, так как механизмы вентиляторы и насосы. Тем более повреждения возникают не в момент пуска-останова.

11

Re: Аварии на преобразователях частоты.

XZX64 пишет:

Тормозной модуль вам не нужен. Т.к. на оборудовании котельной нет необходимости быстро и точно тормозить двигатель. Просто поставьте в программе режим останова (торможения) выбегом, без использования ПЧ.
По поводу фоток, если я правильно понял, у вас взорвался IGBT.
Меняйте все 3 модуля, плату (или платы) драйвера модуля и обновляйте ПО контроллера.
ПО нужно обновить и на всех остальных ПЧ.
Неправильное уставки не должны приводить к такому как у вас. Это проблема внутри частотника.
Возможно слишком маленькая коммутационная пауза.
Лично мое мнение - вызывайте сервис инженеров сименс, они, как правило, знают типовые неисправности и методы лечения.

Поймите меня правильно, я не спорю. Основное назначение тормозного резистора заключается в остановке двигателя. Но в то же время его ключи открываются при превышении напряжения не звене ПТ, и как я уже писал выше во всех авариях фиксируется перенапряжение на инверторе.
Я имею ввиду ту ситуацию, когда двигатель работает в установившемся режиме предположим на 80% мощности, а в след. момент происходит резкий сброс нагрузки, и тогда уже мы получаем повышение напряжения на инверторе. Поправьте, если ошибаюсь.

К тому же сгоревшие модули ПЧ уже менялись не раз, сперва из ЗИПа, а потом и на вновь поставленные запчасти.

И еще одно уточнение, замена всех трех модулей и платы контроллера - это по сути и есть весь частотник без шкафа?

12

Re: Аварии на преобразователях частоты.

Ruslan87 пишет:

Поймите меня правильно, я не спорю. Основное назначение тормозного резистора заключается в остановке двигателя. Но в то же время его ключи открываются при превышении напряжения не звене ПТ, и как я уже писал выше во всех авариях фиксируется перенапряжение на инверторе.
Я имею ввиду ту ситуацию, когда двигатель работает в установившемся режиме предположим на 80% мощности, а в след. момент происходит резкий сброс нагрузки, и тогда уже мы получаем повышение напряжения на инверторе. Поправьте, если ошибаюсь.

1. Где фиксируется, возможно я пропустил. Если вы об этом F30022 - "Контроль Uce" то это понижение напряжения на ЗПТ - следствие взрыва модуля, а не причина.
2. ПО контроллера не даст зарядить ЗПТ выше нормы - IGBT и выпрямитель просто закроются.
3. При сбросе нагрузки ничего не происходит. Тормозной ключ нужен когда необходимо быстро (быстрее чем выбег) изменить частоту вращения на более низкую. На вентиляторах и насосах этого не требуется - нет требований к скорости понижения частоты вращения. ПЧ просто ждет когда частота вентилятора снизится до необходимой и потом поддерживает ее.
4. Сброс нагрузки на насосе ПЧ вообще не ощущается - просто снижается ток на IGBT, частота вращения не меняется.


Ruslan87 пишет:

К тому же сгоревшие модули ПЧ уже менялись не раз, сперва из ЗИПа, а потом и на вновь поставленные запчасти.

Вот теперь интереснее - плату драйвера меняли?
Контроллер и драйвер это, как правило, разные платы.
Драйвер подключается к IGBT. Контроллер ("нижний") подключается ко всем трем драйверам и подает на них управляющий сигнал. Так же в контроллер прошивается ПО. Контроллер ("верхний") это панель оператора.

Контроллер менять, скорее всего, нет необходимости - обновите ПО после консультации у Сименса.

Ruslan87 пишет:

И еще одно уточнение, замена всех трех модулей и платы контроллера - это по сути и есть весь частотник без шкафа?

Не совсем )))) Но самая дорогая его часть))) В любом случае замена на порядок дешевле нового ПЧ.

13

Re: Аварии на преобразователях частоты.

XZX64 пишет:

Вот теперь интереснее - плату драйвера меняли?
Контроллер и драйвер это, как правило, разные платы.
Драйвер подключается к IGBT. Контроллер ("нижний") подключается ко всем трем драйверам и подает на них управляющий сигнал. Так же в контроллер прошивается ПО. Контроллер ("верхний") это панель оператора.
Контроллер менять, скорее всего, нет необходимости - обновите ПО после консультации у Сименса

Плату драйвера не меняли, если можете опишите пожалуйста как ее замена может повлиять на ликвидацию довольно частых выходов из строя ПЧ?

XZX64 пишет:

1. Где фиксируется, возможно я пропустил. Если вы об этом F30022 - "Контроль Uce" то это понижение напряжения на ЗПТ - следствие взрыва модуля, а не причина.
2. ПО контроллера не даст зарядить ЗПТ выше нормы - IGBT и выпрямитель просто закроются.
3. При сбросе нагрузки ничего не происходит. Тормозной ключ нужен когда необходимо быстро (быстрее чем выбег) изменить частоту вращения на более низкую. На вентиляторах и насосах этого не требуется - нет требований к скорости понижения частоты вращения. ПЧ просто ждет когда частота вентилятора снизится до необходимой и потом поддерживает ее.
4. Сброс нагрузки на насосе ПЧ вообще не ощущается - просто снижается ток на IGBT, частота вращения не меняется.

по 1 пункту я предполагал что это аварийное сообщение из-за перенапряжения, ну что же, ошибся. И учитывая пункт 2 встает первоначальный вопрос, в чем может быть причина коротких замыканий, если нет перенапряжений? А они, как уже писалось, происходят систематически, в настоящий момент уже третья авария на одном из дымососов с теми же симптомами.
Про насосы можно вообще тему не поднимать, потому как на них аварий не было.

14

Re: Аварии на преобразователях частоты.

Ruslan87 пишет:

Плату драйвера не меняли, если можете опишите пожалуйста как ее замена может повлиять на ликвидацию довольно частых выходов из строя ПЧ?

При взрыве модуля IGBT как правило повреждается плата драйвера высоким напряжением. Никто не скажет как гуляла дуга внутри модуля, какие напряжения и куда попали на плату драйвера. На модуле IGBT происходит стык слаботочной схемы управления и силовой цепи.

Скорее всего неисправность в драйвере и есть причина выхода из строя модулей IGBT, но тут нужно диагностировать драйвер.
Модуль может взорваться при подаче неправильных управляющих сигналов. Сигналы подает "нижний контроллер" на плату драйвера. Драйвер преобразует цифру в аналоговый и подает на модуль IGBT.

Поэтому я и пишу про обновление ПО и замену драйвера.

У нас в инструкции по ремонту сказано при взрыве модуля IGBT менять все модули по фазе, платы адаптера (она как правило горит или ее ломает взрывом) и плату драйвера для исключения повторной аварии.

15

Re: Аварии на преобразователях частоты.

XZX64 пишет:

При взрыве модуля IGBT как правило повреждается плата драйвера высоким напряжением. Никто не скажет как гуляла дуга внутри модуля, какие напряжения и куда попали на плату драйвера. На модуле IGBT происходит стык слаботочной схемы управления и силовой цепи.
Скорее всего неисправность в драйвере и есть причина выхода из строя модулей IGBT, но тут нужно диагностировать драйвер.

Спасибо большое за помощь, теперь стало яснее. И осталась пара вопросов:
Можно ли как-то диагностировать плату драйвера и нижнего контроллера? и как здесь плюсануть? )

16

Re: Аварии на преобразователях частоты.

Ruslan87 пишет:

Спасибо большое за помощь, теперь стало яснее. И осталась пара вопросов:
Можно ли как-то диагностировать плату драйвера и нижнего контроллера? и как здесь плюсануть? )

Пожалуйста. По вопросу диагностики нужно обращаться в Сименс, кроме них никто не скажет как диагностировать. Скорее всего нужен стенд для проверки, но это мое личное мнение.
Еще раз повторюсь уточните у Сименса какое ПО актуально на данный момент для вашего ПЧ и возможно ли обновить (или установить ту же версию т.н. откат на заводские настройки) прошивку самому. Может оказаться полезным. ПО как правило обновляется и исправляются ошибки.

17

Re: Аварии на преобразователях частоты.

XZX64 пишет:

1. Где фиксируется, возможно я пропустил. Если вы об этом F30022 - "Контроль Uce" то это понижение напряжения на ЗПТ - следствие взрыва модуля, а не причина.
2. ПО контроллера не даст зарядить ЗПТ выше нормы - IGBT и выпрямитель просто закроются.
3. При сбросе нагрузки ничего не происходит. Тормозной ключ нужен когда необходимо быстро (быстрее чем выбег) изменить частоту вращения на более низкую. На вентиляторах и насосах этого не требуется - нет требований к скорости понижения частоты вращения. ПЧ просто ждет когда частота вентилятора снизится до необходимой и потом поддерживает ее.
4. Сброс нагрузки на насосе ПЧ вообще не ощущается - просто снижается ток на IGBT, частота вращения не меняется.

В общем почитав некоторую информацию, пришел к выводу, что F30022 - "Контроль Uce" это как раз ошибка перенапряжения. Минимальное напряжение на ЗПТ идет с другим номером.
И опять же при выбеге индуктивные токи при генераторном режиме замыкаются на конденсатор в ЗПТ через диоды, что бы не было перенапряжений. И даже в самом руководстве описаны режимы когда при обратной ЭДС возможны перенапряжения.

Внешняя ссылка
Внешняя ссылка
Внешняя ссылка

18 (2016-06-16 06:50:36 отредактировано bolik)

Re: Аварии на преобразователях частоты.

У нас бывала похожая ситуация, ПЧ (в основном серии Altivar от Schneider Electric) отключались по защите от перенапряжения ЗПТ. Привод - вентиляторы обдува.
Обошли проблему тем, что увеличили время разгона и время торможения до 120 сек.
Уже года 2 не знаем проблем.
Необходимо также ставить входные и выходные дроссели (включайте в опросные листы, в план заказа).

У нас основная причина выхода ПЧ из строя - загрязнение, незатянутые контакты.