Приводы Siemens серии S120 широко используются в морских электрических двигательных установках и предлагают множество преимуществ в практических приложениях, таких как высокая надежность, быстрая динамическая реакция, низкие затраты на техническое обслуживание и простота в эксплуатации.
Являясь важной частью электрической двигательной установки корабля, инвертор имеет хорошие показатели регулирования скорости, что значительно улучшает маневренность, надежность, гибкость компоновки, согласование гребного винта и эффективность работы электрической двигательной установки корабля, что способствует производительности корабля маневренность.
Представляя структурный состав фактического судового инвертора, общие неисправности в управлении эксплуатацией и меры решения, данная статья предоставляет справочный опыт и основу для решения актуальных проблем сбоев для диспетчеров судовых турбин.
1. Введение инвертора Siemens S120
1. 1 классификация инвертора Siemens S120
Инвертор Siemens S120 это серия высокомощных инверторов для сложных синергетических трансмиссий, а также для высокоточного управления и динамического отклика не только для обычных однофазных / трехфазных асинхронных двигателей, но и для синхронных, линейных и крутящих двигателей.
Существует два основных типа: DC / AC и AC / AC, которые объединяют векторное управление и сервоуправление.
Тип DC/AC означает, что блок управления, выпрямитель и инвертор инвертора/сервопривода являются независимыми модулями, которые могут приводиться в движение по нескольким осям (управление несколькими двигателями).
Диапазон напряжения:
Один из них трехфазный 380 ~ 480 В, а его диапазон мощности составляет: 1,6 ~ 3000 кВт;
Другой — трехфазный 500 ~ 690 В, а его диапазон мощности составляет: 55 ~ 4500 кВт.
В состав в основном входят:
Компактные книги, книги, шкафы и шкафы.
Тип переменного / переменного тока относится к преобразующему частоте / сервоприводу, состоящему из двух частей: блока управления и силового модуля, в котором силовой модуль объединяет функции выпрямителя и инвертора, на основе управления обычным трехфазным асинхронным двигателем, он также может управлять синхронным и асинхронным сервоприводом, линейным двигателем, моментным двигателем и т. Д., Что может обеспечить высокоточные и высокопроизводительные функции сервоуправления, включая обычное V/F, векторное управление, представляет собой новый тип привода, объединяющий выпрямление и инвертор, и обладает мощной функцией реализации абсолютного, относительного расположения оси подачи, этот тип может приводиться в движение только с помощью одного вала (управление одним двигателем).
Диапазон напряжения:
Один из них является однофазным 230 В, и его диапазон мощности составляет: 0,12 ~ 0,75 кВт;
Другой — трехфазный 380 ~ 480 В, диапазон мощности: 0,37 ~ 250 кВт.
Структура в основном включает: тип книги и установленный тип шкафа.
1.2. Основные компоненты и функции судового преобразователя частоты Siemens S120
Инвертор Siemens S120, установленный на корабле, является устройством управления мощностью, которое использует технологию преобразования частоты и технологию микроэлектроники для управления скоростью двигателя переменного тока путем изменения частоты рабочего источника питания двигателя.
Он подключен к системе питания корабля через трансформатор движения, и принимается многоосная приводная система, с отдельным исправляющим блоком и инверторным блоком, и несколько инверторных блоков могут работать параллельно.
Элемент выпрямителя вводит переменный ток от силового трансформатора в выпрямитель постоянного тока, а блок инвертора преобразует постоянный ток в частотно управляемый переменный ток для управления работой двигательного двигателя.
В основном состоит из выпрямительных элементов, фильтрующих схем, инверторных элементов, схем управления, систем охлаждения и т. Д. Как показано на рисунке 1.
(1) Выпрямительные устройства
Функция выпрямительного блока заключается в преобразовании переменного тока в постоянный ток, трехфазная полноволновая выпрямительная схема состоит из мощных диодов и работает параллельно с несколькими выпрямительными мостами для увеличения выходной мощности.
(2) Схема фильтра
С одной стороны, напряжение выхода постоянного тока схемы мостового исправителя имеет пульсацию, а с другой стороны, устройство питания инверторного блока будет оказывать большое воздействие на электросеть постоянного тока в момент проводки, и необходимо принять меры для обеспечения стабильности напряжения шины постоянного тока.
На практике несколько банков конденсаторов обычно подключены между двумя полюсами шины постоянного тока, и каждый банк конденсаторов состоит из нескольких конденсаторов, подключенных серийно (для улучшения выдерживаемого напряжения) и параллельно (для увеличения мощности), а резистор выравнивания напряжения обычно подключен для предотвращения неравномерного распределения напряжения серийных конденсаторов.
(3) Инверторный блок
Инверторный блок является основным компонентом инвертора, функция которого заключается в преобразовании постоянного тока в переменный ток с контролируемой частотой.
Основная схема инверторного блока принимает IGBT (изолированный двополярный транзистор ворот) для формирования мостовой схемы, а включение IGBT управляется командой блока управления.
Для увеличения выходной мощности инверторного блока несколько IGBT обычно соединяются параллельно внутри мостовой инверторной цепи, а несколько мостовых цепей соединяются параллельно на внешнем выходном зажиме переменного тока.
(4) Схема управления
Схема управления эквивалентна мозгу и нервной системе инвертора, которая в основном состоит из программируемого контроллера S7-300, блока управления инвертором, платы интерфейса управления, платы запуска и т.д.
(5) Система охлаждения
Инвертор высвобождает большое количество тепла во время работы, потому что диод исправителя и инверторный блок IGBT имеют падение напряжения, когда они включены и работают, и ток, проходящий через них, больше, поэтому он будет производить больше потерь электрической энергии и рассеивать ее в виде тепловой энергии.
Функция системы охлаждения заключается в удалении этой части тепла и обеспечении работы внутренних компонентов инвертора в соответствующем температурном диапазоне.
Внутренний циркулирующий водопровод инвертора закрыт и подключен к внешнему циркулирующему водопроводу через теплообменник.
Использование двойной конструкции резервирования насоса, под действием водяного насоса, внутреннее охлаждение воды циркулирует, забирает тепло, испускаемое силовой установкой, а затем передает тепло во внешний циркуляционный трубопровод при прохождении через теплообменник.
2. Анализ общих неисправностей инвертора Siemens S120
2.1 Чрезмерно высокая температура выпрямительного агрегата
(1) Явление неисправности
Во время высокоскоростного плавания судна преобразователь частоты работает в режиме номинальной мощности, и преобразователь частоты внезапно отключается, что приводит к неработоспособности двигательного двигателя, высокой температуре выпрямительного агрегата и отказу на панели управления.
(2) Анализ неисправностей
Внутреннее охлаждение инвертора имеет две основные формы: внутреннее водяное охлаждение и воздушное охлаждение.
Внутреннее охлаждение инвертора имеет две основные формы: внутреннее водяное охлаждение и воздушное охлаждение.
Отказ вентилятора охлаждения инвертора.
Отказ вентилятора охлаждения может привести к высокой температуре воздуха в шкафу преобразователя частоты, а высокая температура воздуха может привести к высоким измерениям для каждого датчика;
Датчик температуры неисправный.
Датчик температуры ослаблен, поврежден или ослаблен, что приводит к завышенным измерениям датчика, что приводит к отключению инвертора;
Низкий уровень внутренней охлаждающей воды.
Недостаточная внутренняя охлаждающая вода может привести к снижению эффективности теплообмена инвертора;
Давление охлажденной воды низкое или скорость потока недостаточная.
Недостаточное давление воздуха и расхода в холодной или средней воде приводит к снижению эффективности теплообмена в теплообменниках инверторов;
Внутренний охлаждатель заблокирован.
Объем внутреннего водного теплообменника относительно мал, и примеси в межохлажденной воде легко накапливаются здесь, что приводит к снижению эффективности теплообмена.
Избег инверторного блока.
Модуль IGBT в инверторном блоке не исключает возможности старения, а энергопотребление модуля увеличивается с той же мощностью.
(3) Решения
Перезапустите инвертор, проверьте панель управления, температура в норме, нет тревожной информации, предварительное определение температурного датчика работает нормально.
Используя ноутбук для подключения инвертора, используя программное обеспечение стартера для чтения информации о каждом температурном датчике, датчик работает нормально.
Проверьте исправность регулятора температуры, проверьте, работает ли охлаждающий вентилятор и работают ли два вентилятора нормально.
Проверьте давление охлаждающей воды в шкафу преобразователя частоты в нормальном диапазоне, проверьте уровень внутреннего охлаждения в нормальном диапазоне, проверьте клапан на системе охлаждающей воды в нормальном положении, не найдите точки утечки.
Проверьте давление холодной воды внешней среды, давление холодной воды в заданном диапазоне.
При измерении расхода охлаждающей воды с помощью ультразвукового расходомера было установлено, что расход охлаждающей воды составляет лишь половину нормального диапазона.
Основными причинами низкого расхода холодной воды являются:
Воздух смешивается в среднюю холодную воду, внутреннее охлаждение загрязняется, циркуляция охлаждающей воды не является гладкой.
Принять следующие меры:
Межохлажденная вода вентилируется в соединении датчика давления для удаления воздуха в системе;
Сделайте инструменты для изменения направления внутренней циркуляции холодной воды за пределами инвертора и обратно промывайте внутренний теплообменник;
Простая реконструкция трубопроводов средней и холодной воды для уменьшения количества изгибов.
После принятия вышеуказанных мер значение расхода охлаждающей воды возвращается в норму, проблема решается.
2.2 Отказ связи
(1) Явление неисправности
Все параметры, связанные с преобразователем частоты на компьютере, отслеживаемом диспетчерской, вызвали сигнализацию, которая показала сбой связи RS485. После нажатия кнопки сброса неисправности сообщение тревоги не может быть устранено.
(2) Анализ неисправностей
Информация тревоги преобразователя частоты подключается к компьютеру мониторинга в комнате управления через кабели связи RS485 и модули преобразования RS485.
Возможными причинами сбоя являются сбой кабеля связи модуля преобразователя частоты RS485, ложная тревога мониторинга информации программного обеспечения сбора данных компьютера.
3) Меры по решению проблем
После отключения источника питания преобразователя частоты, сброса ПЛК и перезагрузки преобразователя частоты феномен неисправности не исчез.
Проверка интерфейса RS485 и соединенных с ним сигнальных линий не выявила никаких проблем.
Перезагрузите контрольный компьютер в диспетчерской, и явление неисправности исчезнет.
2.3 Отказ внешнего питания
(1) Явление неисправности
Компьютер мониторинга в комнате управления показывает неисправность во внешнем источнике питания 24 В преобразователя частоты, что вызывает его отключение.
(2) Анализ неисправностей
Сила постоянного тока 24 В, необходимая для преобразователя частоты, обычно подается электрическим приводом UPS.
Когда подключен внешний источник питания 380 В, устройство UPS выходит 24 В через исправление и преобразование. Когда нет подключенного внешнего источника питания, он питан батареей, чтобы гарантировать, что нет отключения электроэнергии.
Возможные причины сбоя включают повреждение батареи UPS и повреждение внутреннего модуля изоляции питания преобразователя частоты.
- Решения
Проверьте коробку управления UPS, входной источник питания в норме, панель отображается нормально, без сигнализации, 24V переключатель питания без выключения, сгорания и других явлений.
Измерите напряжение батареи и убедитесь, что все напряжения переключателя находятся в нормальном диапазоне.
Измерить модуль изоляции питания, входное напряжение 27,3 В, без выходного напряжения. Было установлено, что неисправность была вызвана отсутствием выхода из — за повреждения модуля питания.
Замените модуль изоляции питания новым и устраните проблемы.
