我公司屬于鑄造兼機(jī)械加工行業(yè)，承擔(dān)鋼件、鑄件、鑄件產(chǎn)品的鑄造，這些產(chǎn)品的熔煉澆鑄均靠中頻熔煉爐完成，中頻熔煉爐共7臺，分別為5t、3t、1.5t、0.75t、0.5t。它們的電氣控制系統(tǒng)均大同小異、無兩樣，只是使用的關(guān)鍵器件如電抗器、晶閘管、電容、負(fù)載線圈大小、容量及參數(shù)不同而已。從上世紀(jì)九十開始使用至今，對中頻爐的工作原理及使用條件、電氣部件的使用壽命、使用環(huán)境、以及將要或已經(jīng)出現(xiàn)的故障掌握得十分清楚，分析處理電氣故障得心應(yīng)手，在此，根據(jù)自己掌握知識及多年積累分析、處理中頻爐電氣控制系統(tǒng)故障方法作一個總結(jié)，供同行參考借鑒。
1.中頻爐工作原理
中頻爐電源工作原理由國家電網(wǎng)提供的三相工頻交流電源經(jīng)過三相全控整流橋（器件采用晶閘管）整流形成電壓可調(diào)的脈動直流電，經(jīng)過電抗器LD濾波成平滑的直流電送到單相逆變橋（器件采用晶閘管），從逆變橋輸出高于工頻幾十倍至幾百倍的中頻單相交流電至負(fù)載，其負(fù)載是由感應(yīng)線圈（含加熱爐料）及中頻電熱電容器組成的LC串并聯(lián)振蕩電路，該電路對負(fù)載的適應(yīng)較強(qiáng)，運行穩(wěn)定性可靠；其額定功率可以通過調(diào)節(jié)整流觸發(fā)脈沖控制角來改變輸出電壓，以達(dá)到功率調(diào)節(jié)的目的；其輸出頻率由負(fù)載LC并聯(lián)振蕩器的諧振頻率f決定，由于逆變橋觸發(fā)脈沖控制信號取自負(fù)載回路，所以當(dāng)負(fù)載回路LC參數(shù)發(fā)生變化時，逆變橋輸出頻率也能相應(yīng)發(fā)生變化，起到自動調(diào)頻作用。
2.中頻爐常見故障分析及處理方法
中頻爐電氣安裝調(diào)試正常使用后，出現(xiàn)的故障主要體現(xiàn)在電氣控制主回路、整流控制板、主板和逆變推動板上。常見故障一般情況下，可以把中頻電源的故障按照故障現(xiàn)象分為完全不能起動和起動后不能正常工作兩大類。作為一般的原則，當(dāng)出現(xiàn)故障后，應(yīng)在斷電的情況下對整個系統(tǒng)作全面檢查，它包括以下幾個方面：
2.1開機(jī)設(shè)備不能正常起動
①故障現(xiàn)象：起動時直流電流大，直流電壓和中頻電壓低，設(shè)備聲音沉悶過流保護(hù)。
分析處理：逆變橋有一橋臂的晶閘管可能短路或開路造成逆變橋三臂橋運行。斷電后，用萬用表電阻擋（200Ω擋）分別檢測逆變橋上的晶閘管阻值，其陰極―陽極、門極―陰極電阻，測量時晶閘管不用取下來。正常情況下，陽極―陰極間電阻應(yīng)為無窮大，門極―陰極電阻應(yīng)在10―50Ω之間，過大或過小都表明這只晶閘管門極失效，它將不能被觸發(fā)導(dǎo)通。更換已穿晶閘管，并查找晶閘管未導(dǎo)通的原因。
②故障現(xiàn)象：起動時直流電流大，直流電壓低中頻電壓不能正常建立。
分析處理：補(bǔ)償電容短路。斷開電容，用萬用表分別查找補(bǔ)充電容，若電容接線端對外殼阻值較小時，該電容短路，將其更換。
③ 故障現(xiàn)象：重載冷爐起動時,各電參數(shù)和聲音都正常,但功率升不上去,過流保護(hù)。
分析處理：爐體絕緣阻值低或短路，用兆歐表檢測爐體阻值，排除爐體的短路點；爐料鋼鐵相對感應(yīng)圈阻值低，用兆歐表檢測爐料相對感應(yīng)圈的阻值；若阻值低重新筑爐。
④故障現(xiàn)象： 起動時各電參數(shù)和聲音都正常，升功率時電流突然沒有，電壓到額定值過壓過流保護(hù)。
分析處理：負(fù)載開路，檢查負(fù)載銅排接頭是否可靠，水冷電纜是否完好即可排除故障。
⑤故障現(xiàn)象：更換晶閘管后一開機(jī)就燒毀晶閘管。
分析處理：設(shè)備出故障燒毀晶閘管，在更換新晶閘管后不要馬上開機(jī)，首先應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)檢查排除故障，在確認(rèn)設(shè)備無故障的情況下，再開機(jī)，否則就會出現(xiàn)一開機(jī)就燒毀晶閘管的現(xiàn)象。在壓裝新晶閘管時一定要注意壓力均衡，否則就會造成晶閘管內(nèi)部芯片機(jī)械損傷，導(dǎo)致晶閘管的耐壓值大幅下降，出現(xiàn)一開機(jī)就燒毀晶閘管的現(xiàn)象。
2.2設(shè)備能起動但工作狀態(tài)不對
① 故障現(xiàn)象： 設(shè)備空載能起動，但直流電壓達(dá)不到額定值，直流平波電抗器有沖擊聲并伴隨抖動。
分析處理： 關(guān)掉逆變控制電源，在整流橋輸出端上接上假負(fù)載，用示波器觀察整流橋的輸出波形，可看到整流橋輸出缺相波形，缺相的原因可能是：觸發(fā)脈沖丟失；觸發(fā)脈沖的幅值不夠?qū)挾忍?，?dǎo)致觸發(fā)功率不夠，造成晶閘管時通時不通；雙脈沖觸發(fā)電路的脈沖時序不對或脈沖丟失；晶閘管的控制極開路、短路、接觸不良等造成。解決方法更換觸發(fā)電路板（主電路板）或更換晶閘管即可解決。
②故障現(xiàn)象：設(shè)備能正常順利起動，當(dāng)功率升到某一值時過壓或過流保護(hù)。
分析處理： 分兩步查找故障原因，首先將設(shè)備空載運行，觀察電壓能否升到額定值；若電壓不能升到額定值并且多次在電壓某一值附近過流保護(hù)，這可能是補(bǔ)償電容或晶閘管的耐壓不夠，或電路某部分打火造成的造成的；從這方面著手查找即可排除故障，將不合格補(bǔ)償電容或晶閘管更換、或排查打火點即可解決故障。其次電壓能升到額定值，可將設(shè)備轉(zhuǎn)入重載運行，觀察電流值是否能達(dá)到額定值；若電流不能升到額定值，并且多次在電流某一值附近過流保護(hù)，這可能是大電流干擾，要特別注意中頻大電流的電磁場對控制部分和信號線的干擾。
2.3設(shè)備正常運行時易出現(xiàn)的故障
① 故障現(xiàn)象： 設(shè)備運行正常，但在正常過流保護(hù)動作時燒毀多只KP晶閘管和快熔。
分析處理：過流保護(hù)時為了向電網(wǎng)釋放平波電抗器的能量，整流橋由整流狀態(tài)轉(zhuǎn)到逆變狀態(tài)，這時如果α＞120度，就有可能造成有源逆變顛覆，燒毀多只晶閘管和快熔，開關(guān)跳閘，并伴隨有巨大的電流短路爆炸聲，對變壓器產(chǎn)生較大的電流和電磁力沖擊，嚴(yán)重時會損壞變壓器。檢查電路控制板，更換電路板中不合格器件，條件許可的話更換主電路板。
② 故障現(xiàn)象：設(shè)備運行正常，但在高電壓區(qū)內(nèi)某點附近設(shè)備工作不穩(wěn)定，直流電壓表晃動，設(shè)備伴隨有吱吱的聲音，這種情況極容易造成逆變橋顛覆燒毀晶閘管。
分析處理： 這種故障較難排除，多發(fā)生于設(shè)備的某部件高壓打火：連接銅排接頭螺絲松動造成打火；斷路器主接頭氧化導(dǎo)致打火；補(bǔ)償電容接線樁螺絲松動，引起打火，補(bǔ)償電容內(nèi)部放電阻容吸收電打火；爐體感應(yīng)線圈對爐殼、爐底板打火，爐體感應(yīng)線圈匝間距太近，匝間打火或起弧。固定爐體感應(yīng)線圈的絕緣柱因高溫炭化放電打火；按照以上分析進(jìn)行排查即可處理。
③故障現(xiàn)象： 設(shè)備運行正常但旁路電抗器發(fā)熱燒毀。
分析處理：造成旁路電抗器發(fā)熱燒毀的主要原因有旁路電抗器自身質(zhì)量不好；逆變電路存在不對稱運行，造成逆變電路不對稱運行的主要原因來源于信號回路；旁路電抗器斷水或水垢堵塞造成冷卻水路不循環(huán)。
④ 故障現(xiàn)象： 設(shè)備工作正常但功率上不去。
分析處理：設(shè)備工作正常只能說明設(shè)備各部件完好，功率上不去，說明設(shè)備各參數(shù)調(diào)整不合適。主要體現(xiàn)在整流部分沒調(diào)好，整流管未完全導(dǎo)通，直流電壓沒達(dá)到額定值影響功率輸出；中頻電壓值調(diào)得過低影響功率輸出；爐體與電源不配套嚴(yán)重影響功率輸出；前面兩點重新調(diào)整參數(shù)，第三點是先天不足造成，與設(shè)備無關(guān)。
⑤ 故障現(xiàn)象： 設(shè)備運行正常但在某功率段升降功率時，設(shè)備出現(xiàn)異常聲音抖動，電氣儀表指示擺動。
分析處理：這種故障一般發(fā)生在功率給定電位器上，功率給定電位器某段不平滑跳動，造成設(shè)備工作不穩(wěn)定嚴(yán)重時造成逆變顛覆燒毀晶閘管。更換功率給定電位器即可處理。
⑥故障現(xiàn)象：設(shè)備能啟動，啟動成功率比原來低很多，有時不好啟動
分析處理：負(fù)載線圈匝間有短路現(xiàn)象；負(fù)載電容器柱子有開路。
⑦故障現(xiàn)象：設(shè)備運行正常經(jīng)常，擊穿補(bǔ)償電容。
分析處理故障原因：中頻電壓和工作頻率過高，從新調(diào)整參數(shù)；電容配置不夠或電容受損，增補(bǔ)或更換；在電容升壓電路中，串聯(lián)電容與并聯(lián)電容的容量相差太大，造成電壓不均擊穿電容，去除擊穿電容。
⑧故障現(xiàn)象：設(shè)備運行正常但頻繁過流。
分析處理：設(shè)備運行時各電參數(shù)波形聲音都正常，就是頻繁過流。當(dāng)出現(xiàn)這樣的故障時要注意，是否是由于布線不當(dāng)產(chǎn)生電磁干擾和線間寄生參數(shù)耦合干擾，如強(qiáng)電線與弱電線布在一起，工頻線與中頻線布在一起，信號線與強(qiáng)電線、中頻線匯流排交織在一起等。
綜上所述，為了能采用正確的方法進(jìn)行中頻電源的故障維修，就必須熟悉中頻電源常見故障的特點及原因，才能少走彎路，節(jié)省時間，盡快的將故障排除，恢復(fù)中頻電源的正常運行，從而保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。