中频炉常见故障浅析
2013-08-15徐必文
徐必文
（陕汽集团陕西金鼎铸造有限公司，陕西 宝 鸡 7 22408）
中频熔炼炉逐渐成为铸造行业的首选熔化炉，它具有操作方便、节能等特点。但相对于冲天炉、电弧炉、工频炉，它的维修难度较大。为此，将部分维修经验总结如下。
一、开机后设备不能正常启动
1.故障1
故障现象：启动时直流电流大，直流电压和中频电压低，设备声音沉闷并启动过流保护。
分析处理：逆变桥有一桥臂的晶闸管可能短路或开路造成逆变桥三臂桥运行。用示波器分别观察逆变桥的4个桥臂上的晶闸管管压降波形，若有一桥臂上的晶闸管的管压降波形为一线，该晶闸管已穿通；若为正弦波，该晶闸管未导通，更换已穿晶闸管，并查找晶闸管未导通的原因。
2.故障2
故障现象：启动时直流电流大，直流电压低中频电压不能正常建立。
分析处理：补偿电容短路。断开电容-查找短路电容-更换短路电容。
3.故障3
故障现象：重载冷炉启动时，各电参数和声音都正常，但功率升不上去，过流保护。
分析处理：
(1)逆变换流角太小。用示波器观看逆变晶闸管的换流角，把换流角调到合适值。
(2)炉体绝缘阻值低或短路。用兆欧表检测炉体阻值，排除炉体的短路点。
(3)炉料钢铁相对感应圈阻值低。用兆欧表检测炉料相对感应圈的阻值；若阻值低重新筑炉。
4.故障4
故障现象：零电压扫频启动电路启动困难。
分析处理：
(1)电流负反馈量调整不当，检查电流互感器同名端。
(2)检查信号线是否过长过细。
(3)检查中频变压器和隔离变压器，特别要注意变压器匝间短路，重新调整电流负反馈量，更换已损坏的部件。
5.故障5
故障现象：零电压它激扫频启动电路启动困难。
分析处理：
(1)扫频起始频率选择不合适，重新选择起始频率。
(2)扫频电路有故障，用示波器观察扫频电路的波形和频率，排除扫频电路故障。
6.故障6
故障现象：启动时各电参数和声音都正常，升功率时电流突然消失，电压到额定值过压过流保护。
分析处理：检查负载铜排接头和水冷电缆。
二、设备能启动但工作状态不对
1.故障1
故障现象：设备空载能启动，但直流电压达不到额定值，直流平波电抗器有冲击声并伴随抖动。
原因分析：关掉逆变控制电源，在整流桥输出端上接上假负载，用示波器观察整流桥的输出波形，可看到整流桥输出缺相波形，缺相的可能原因如下。
(1)整流触发脉冲丢失。
(2)触发脉冲的幅值宽度太窄，导致触发功率不足，造成晶闸管时通时不通。
(3)双脉冲触发电路的脉冲时序不对或脉冲丢失。
(4)晶闸管的控制极开路、短路、接触不良。
2.故障2
故障现象：设备能正常顺利启动，当功率升到某一值时过压或过流保护。
原因分析：分两步查找故障原因。
(1)先将设备空载运行，观察电压能否升到额定值；若电压不能升到额定值并且多次在电压某一值附近过流保护，可能是补偿电容或晶闸管的耐压不够所致，但也不排除是电路某部分打火造成的。
(2)电压能升到额定值，可将设备转入重载运行，观察电流值是否能达到额定值；若电流不能升到额定值，并且多次在某一值附近过流保护，可能是大电流干扰所致，要特别注意中频大电流的电磁场对控制部分和信号线的干扰。
三、设备正常运行时易出现的故障
1.故障1
故障现象：设备运行正常，但在正常过流保护动作时烧毁多只KP晶闸管和快熔。
原因分析：过流保护时为了向电网释放平波电抗器的能量，整流桥由整流状态转到逆变状态，这时如果α＞120°，就有可能造成有源逆变颠覆，烧毁多只晶闸管和快熔，开关跳闸，并伴随有巨大的电流短路爆炸声，对变压器产生较大的电流和电磁力冲击，严重时会损坏变压器。
2.故障2
故障现象：设备运行正常，但在高电压区内某点附近设备工作不稳定，直流电压表晃动，设备伴随有吱吱的声音，容易造成逆变桥颠覆烧毁晶闸管。
原因分析：这种故障多发生于设备的某部件高压打火，可根据情况对应处理，常见打火情况如下。
(1)连接铜排接头螺丝松动造成打火。
(2)断路器主接头氧化导致打火。
(3)补偿电容接线桩螺丝松动引起打火，补偿电容内部放电阻容吸收电打火。
(4)水冷散热器绝缘部分太脏或炭化对地打火。
(5)炉体感应线圈对炉壳、炉底板打火，炉体感应线圈匝间距太近，匝间打火或起弧，固定炉体感应线圈的绝缘柱因高温炭化放电打火。
(6)晶闸管内部打火。
3.故障3
故障现象：设备运行正常但不时地可听到尖锐的嘀嘀声，同时直流电压表有轻微摆动。
原因分析：用示波器观察逆变桥直流两端的电压波形，一个周波失败或不定周期短暂失败，并联谐振逆变电路短暂失败，可自行恢复。周期性短暂失败一般是逆变控制部分受到整流脉冲的干扰，非周期性短暂失败一般是由中频变压器匝间绝缘不良产生。
4.故障4
故障现象：设备正常运行一段时间后出现异常声音，电表读数晃动设备工作不稳定。
分析处理：主要是设备电气元器件的热特性不良所致，可把设备的电气部分分为弱电和强电两部分，分别检测。先检测控制部分，可预防损坏主电路功率器件，在不闭合主电源开关的情况下，只接通控制部分的电源，待控制部分工作一段时间后，用示波器检测控制板的触发脉冲，看触发脉冲是否正常。在确认控制部分正常的前提下，启动设备，不正常现象出现后，用示波器观察每只晶闸管的管压降波形，找出热特性差的晶闸管；若晶闸管的管压降波形都正常，这时就要注意其他电气元件是否有问题，如断路器、电容器、电抗器、铜排接点和主变压器。
5.故障5
故障现象：设备工作正常但功率上不去。
原因分析：设备工作正常只能说明设备各部件完好，若功率上不去，则说明设备各参数调整不合适。影响设备功率的主要原因如下。
(1)整流部分没调好，整流管未完全导通，直流电压没达到额定值影响功率输出。
(2)中频电压值调得过高或过低影响功率输出。
(3)截流截压值调节不当使得功率输出低。
(4)炉体与电源不配套严重影响功率输出。
(5)补偿电容器配置得过多或过少都得不到电效率和热效率最佳的功率输出，即得不到最佳的经济功率输出。
(6)输出回路的分布电感和谐振回路的附加电感过大，影响最大功率输出。
6.故障6
故障现象：设备运行正常但在某功率段升降功率时，设备出现异常声音抖动，电气仪表指示摆动。
原因分析：这种故障一般发生在功率给定电位器上，功率给定电位器某段不平滑跳动，造成设备工作不稳定，严重时造成逆变颠覆，烧毁晶闸管。
7.故障7
故障现象：设备运行正常但旁路电抗器发热烧毁。
原因分析：造成旁路电抗器发热烧毁的主要原因如下。
(1)旁路电抗器自身质量不好。
(2)逆变电路存在不对称运行，其主要原因来源于信号回路。
8.故障8
故障现象：设备运行正常，经常击穿补偿电容。
原因分析：故障原因如下。
(1)中频电压和工作频率过高。
(2)电容配置不够。
(3)在电容升压电路中，串联电容与并联电容的容量相差太大，造成电压不均击穿电容。
(4)散热不好击穿电容。
9.故障9
故障现象：设备运行正常但频繁过流。
原因分析：设备运行时各电参数波形声音都正常，但频繁过流。当出现这样的故障时要注意，是否是由于布线不当产生电磁干扰和线间寄生参数耦合干扰，如强电线与弱电线布在一起，工频线与中频线布在一起，信号线与强电线、中频线汇流排交织在一起等。
四、直流平波电抗器
故障现象：设备工作不稳定，电参数波动，设备有异常声音，频繁出现过流保护和烧毁快速晶闸管。
原因分析：直流平波电抗器易出现的故障如下。
(1)用户随意调整电抗器的气隙和线圈匝数，改变电抗器的电感量，影响了电抗器的滤波功能，使输出的直流电流出现断续现象，导致逆变桥工作不稳定，逆变失败烧毁逆变晶闸管。随意调整电抗器的气隙和线圈匝数，会在逆变桥直通短路时降低电抗器阻挡电流上升的能力，烧毁晶闸管；改变电抗器的电感量则会影响设备的启动性能。
(2)电抗器的线圈若有松动，在设备工作时电磁力使线圈抖动，电感量突变，在轻载启动和小电流运行时易造成逆变失败。
(3)器线圈绝缘不好，对地短路或匝间短路、打火放造成电抗器的电感量突跳和强电磁干扰，设备工作不稳定产生异常声音频繁，过流烧毁晶闸管。造成线圈绝缘层缘差和短路的原因如下。
①散热差，温度过高导致绝缘层绝缘变差打火炭化；
②电抗器线圈松动，线圈绝缘层与线圈绝缘层之间线圈绝缘层与铁心之间，相对运动摩擦造成绝缘层损坏；
③在处理电抗器线圈水垢时，把酸液渗透到线圈内酸液腐蚀铜管并生成铜盐破坏绝缘层。
五、晶闸管
1.故障1
故障现象：更换晶闸管后一开机就烧毁晶闸管。
分析处理：设备出故障烧毁晶闸管，在更换新晶闸后不要马上开机，首先应对设备进行系统检查排除故障在确认设备无故障后开机，避免出现再次烧毁晶闸管的象。在压装新晶闸管时一定要注意压力均衡，否则就会成晶闸管内部芯片机械损伤，导致晶闸管的耐压值大幅降，出现一开机就烧毁晶闸管的现象。
2.故障2
故障现象：更换新晶闸管后开机正常，但工作一段间再次烧毁晶闸管。
分析处理：发生此类故障的原因如下。
(1)控制部分的电气元器件热特性不好。
(2)晶闸管与散热器安装错位。
(3)散热器经多次使用或压装过小台面晶闸管，造成热器台面中心下凹，导致散热器台面与晶闸管台面接触良而烧毁晶闸管。
(4)散热器水腔内水垢太厚、导热差造成元件过热毁。
(5)快速晶闸管因散热不好温度升高，同时晶闸管的断时间随着温度升高而增大，最终导致元件不能关断造逆变颠覆，烧掉晶闸管。
(6)晶闸管工作温度过高，门极参数降低，抗干扰能下降，易产生误触发，损坏晶闸管和设备。
(7)查阻容吸收电路是否完好，这个应特别注意：逆吸收电容应用2 500V绝缘摇表充电，然后用导线就可对放电状况，将容量失效的找出换掉，用万用表可能测不存在故障。
