电梯阁

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

微信登录

手机号码,快捷登录

查看: 272|回复: 1
收起左侧

电梯变频器的维修与测试

[复制链接]

103

主题

108

帖子

75

积分

版主

Rank: 20Rank: 20Rank: 20Rank: 20Rank: 20

UID
2367
贡献
1
金币
3487
发表于 2021-3-17 21:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

马上注册,看高清大图,推荐微信注册简单快捷

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
                                                                                                   
一、关于驱动的类别

变频器在工控维修行业中,是绕不开的入门级设备,变频器的主要作用就是驱动电机,把小信号转换为受控的交变电流电压。在实际维修中,驱动控制设备也是最容易损坏的。

e64e44a826812ba80b4603c0c436ba80.png
各种驱动控制器

驱动的种类很多,其中变频器最具代表性的。乍一看,交流控制产品已经成为市场主流。但直流控制产品,事实上也并没有退出历史舞台,以abb公司的dcs直流调速器系列,西门子的6ra直流调速器系列为例,直流调速器的更新换代,几乎和变频器是同步的。直流调速适用于大功率,低速高扭的应用场合,虽然马达昂贵,维护也麻烦些,但其功率可观啊!轻而易举就可以做到兆瓦级别,而且控制精确度依然非常的理想。高端直流调速器技术,欧美最具代表性,这点连日本都不行。国内有生产,不是仿制品就是山寨货,没有叫得响的独立品牌,最具代表的如etd(易泰帝),其实血统还是泊来的,但已经好歹将复杂的操控界面中文化了,这点还是要点赞的。

交流近年进步最快的就是永磁同步驱动,但这玩意儿,对付一些大功率设备就要局限了,成本同样不低。然后就是伺服驱动,在所有的驱动器类别中,伺服的技术含量最高,具备三环反馈,对配套马达有严格的定义和要求。欧美的驱动,伺服,运动控制器,硬件设计上大抵是通用的,应用灵活,性能稳定。不同的控制场景,生产商都有自己核心的解决方案:刷伺服固件就是伺服控制器;刷变频器程序就是一台高性能的变频器。日本人对伺服的研究也很深入,产品各项指标不比欧美货逊色,但日本的伺服器和伺服马达配套太严谨,代换性较差。

伺服产品市场巨大,国内也有生产厂商,但产品的综合实力还在追赶阶段。

二、电梯驱动变频器

747075ec6b04dbedc09425cdad6818f6.png
奥的斯电梯变频器测试

有了以上各种类型的铺垫,电梯变频器就隆重出场了。电梯属于特种设备,和生命安全挂钩,电梯变频器的技术,介于变频器和伺服之间。但可以负责任的说一句,会修变频器的技术人员,不一定就会修电梯变频器。

先分析一下电梯变频器:电梯变频器的原理和变频器是完全一样,不同的是控制方式:

(1)矢量控制方式,矢量控制在今天好像是烂大街的技术,那只是应用场景多了,市场也成熟了起来而已。这个术语翻译起来也不是一句两句解释得清楚的,大体可以这样比喻:矢量控制就是:只要变频器启动,就可以得到恒定的转矩。

(2)闭环,其实电梯变频器的闭环控制,精确度要求倒不是很高,编码器也就是增量编码器。但很多的维修难点就出现在这个编码器和控制器之间。比如反馈信号问题,报过流故障,电流传感器问题,也是过流故障,驱动、模块问题,同样是过流故障……

(3)制动,电梯变频器属于起重控制设备,起重嘛,上行的时候狂出力,下行的时候狂发电,这就多出一个刹车制动单元来。这个单元当然也可以外设,但经过现场测试,外设的制动,反应和效果还是要稍微差一点。制动电阻开路或模块短路都会报警。

(4)辅助功能,除了现在一体化电梯变频器,好多分体式变频器都采用段速控制的,段速控制原理简单,就是电梯运行时:爬行,中速,高速对应变频器不同的端子点而已。除了段速控制还有外部故障控制,马达抱闸释放,故障检出等一系列安全输入输出功能。

电梯变频器属于起重设备,采用了闭环控制,提高了执行过程的精确度,更好的保证了转矩的输出,保证了对舒适性的硬件要求。不过舒适性主要集中在程序调试方面,和硬件关系不是太大。由于采用了闭环控制,很多故障和外部互动性强,在维修判断上,要注意多观察一些细节。

维修过程中,关于参数,在没有备份的前提下,能不修改就尽量不要去修改,以免硬件修复了,软件却无法匹配上系统,导致无法运行。

三、电梯变频器的维修实例

以前的电梯,匹配的都是进口变频器。变频器只是电梯的一个核心设备,品牌不一定一样。打个比方,日立的电梯不一定就配日立的变频器,富士的电梯也不一定就是富士变频器。电梯是一个系统设备,品牌很多,有些品牌我自己也没见过。但驱动器这东西,作用大同小异,万变不离其宗。十几年的维修生涯中,接触较多的品牌有:MICOVERT米高、keb科比、HITACHI日立、FUJI富士、YASKAWA安川等等,后来国产入局,才有了驱动控制一体机,接触如MONARCH默纳克,MODROL蒙德,YOLICO优利康等等。

下面说一些常见品牌的维修案例:

(1)FUJI富士

9826ae17894c3c5298164d2036a15d82.png
fuji vg3系列电梯变频器控制板

日本企业在国内已经深耕多年,三菱,日立,富士电梯早已三足鼎立。我公司附近就是日立的工业园,主要就是生产电梯。这里单说富士电梯变频器。富士最早的电梯变频器应用,可以追溯到vg3的年代。Vg3变频器是富士最早带矢量控制的变频器,控制板+电源+驱动在一张pcb板上完成。就是现在,市场上还有vg3系列的产品在服役,时间应该有20年以上了,可见其产品性能的可靠。往后的换代产品就是vg5系列,vg7系列……

一台富士vg3电梯变频器,启动报警oc过流故障。我说过,电梯变频器过流和外部相关,在指导用户排除,马达,抱闸,编码器都没有问题,客户发过来维修。以前的产品,板大,关键元件采用分立件。首先怀疑驱动有问题,富士变频器电源采用高频开关电源,滤波电容用得很小,实际检测从cpu输出到驱动的信号,6个桥臂全都正常。第二步是检测编码器脉冲反馈电路,就发现了问题,原来编码器a相反馈光耦有一个触发不良了。更换元件后,先加负载模拟试机,输出正常。修改参数,然后带马达运行,检测电流电压,输出已经正常。

题外话:日本早期的驱动设备,用料十足,稳定性那是没得说的,更绝的是,程序应用非常适合于我们亚洲人的思维,好上手也好维修。但后来的产品虽然也玩起了心眼,稳定性大打折扣,维修成本高,代换反而容易。但技术就是这样被时代推着走的,无可厚非。

(2)Keb科比

44ed7a1f316a031f55705894877560a2.png
科比keb f4系列电梯变频器

科比是德国产品,电梯产品以前是f4系列,现在最多的是f5系列。科比的硬件设计堪称一绝。关键部件用自己研发的陶瓷厚膜,即使节省内部空间,也增加了产品的稳定性。keb的硬件讲究够用,而且恰到好处,不像西门子施耐德的东西,想得多做得也复杂,到头来性能也没见提高多少啊(吐槽)。科比喜欢隐藏自己的参数,明明几千条参数,一般和用户见面的,就几十条,且背后的逻辑关联太复杂,一台机几套应用程序备装,应用困难。

实例:客户送来一台f4 22kw电梯变频器,来的时候电源烧了,整机无显示。22kw的f4有两个电源,一个高压一个低压。奇葩的是震荡厚膜,用了个555时基芯片,但已经炸了。时基芯片看起来简单,但集成在厚膜上,买不到啊,要命的是电阻阻值都是印制上去的,根本推算不出这个震荡频率是多少。考虑再三,决定用拆机下来的3844电路板代换,反正次级加在24v电源上取样就是,这样就不用去推敲这个古怪的电源震荡频率。电源维修方案好了,又有配件,一次成功。但,电梯变频器是闭环控制的,怎样试机?科比我玩得多,有调试软件,我一般是先把程序用软件备份下来,修复的时候如果需要带马达确定,就换一个控制模式开环试机,试好后装载原来参数,然后用模拟测试仪测试一下(主要是编码器反馈)。

科比的变频器,如果参数没有条件备份,建议还是不要改参数试电机了。只要改了控制模式,改回去用户基本宣告用不了,客户用不了你怎么叫他付钱?

(3)MICOVERT米高

b9f51390e1de620a17d70505b12bb2f1.png
MICOVERT米高340电梯变频器

说真的,修过很多米高的电梯变频器,我一直搞不懂米高这个品牌是那个国家的,貌似和默勒有点关系,但现在已经在国内生产。目前市面上就两款产品:MICOVERT340,MICOVERT2003!在现代这个开关电源如此成熟的今天,米高变频器依然坚持用自耦变压器降压供电,使整张控制板显得相当的笨重。米高这个机子,可以说主要针对电梯驱动而设计的,目前为止,我也没见过米高的驱动产品匹配在那种工业机械上。电梯变频器追求稳定,功能越简洁越好,米高电梯变频器的用户界面也不复杂。修米高电梯变频器,要说麻烦还是有的,就是那个带封装的驱动模块,上下桥一个组合,一台变频器三个驱动模块。那东西真出了问题,就只能更换。

维修实例:用户修一台340电梯变频器,本来工作正常,停机检修后,就一直报过压。电梯变频器的过压,要细分:启动就报过压;上行中报过压;还是下行过程中报过压!?故障点是不一样的。如果是停止或者启动中报过压故障,故障点一般在母线检测电路,或者蓄能电容,容量下降。如果是下行中报警过压,故障点一般出在制动电路,因为电梯变频器下行过程中,变频器并没有真正输出功率,此时的马达等同于发电机原理,经IGBT模块反向充电,这时,会导致母线电压直线升高。

这台变频器静态的时候,母线电压正常。于是便断开取样点,从外部加入一个模拟直流电压,进行调节,观察面板显示,变化幅度正常,由此我确定检测电路是好的。继续检测制动电路:模块没烧,让客户测了外接电阻,也没有短路,维修一时找不到故障点。然后反复分析对比,发现制动动作时,和程序检出显示偏差较大,且不规律。正常电梯变频器设定780-800v的母线电压,为制动动作临界点。也就是说,只要母线电压高于800v,制动模块就开始导通放电。经桌面测试,发现有时母线还在700v的时候,制动模块就已经动作了,有的时候,母线电压都过了800v,但制动单元才开始动作。

沿这条线索反向推理,最后发现是一个供电的滤波电容容量下降了,更换后故障排除。

为什么以前工作正常,检修后故障就出现了?电容容量下降,有个递减的过程,热机时,容量不到临界点是不会出现的,但一旦停机后正常冷却,再上电,故障点就直接暴露出来了。这样的案例很多,如keb变频器的电源,一直工作一直正常,但一旦检修,第一次上电可以,但连续开关上电,电源就不起振了,原理也是一样的。

(4)MODROL蒙德

5b64e2c5bed5972421accf79c1ebd182.png
蒙德ism-gl系列电梯变频器

蒙德是国产电梯变频器,货梯上用得较多,比如广州珠江富士电梯的驱动变频器,就是蒙德产品。蒙德这个品牌,在国内名气不大,但其悄咪咪已经渗透到了一些行业设备,如起重,机床,注塑这些行业。就行业定位来说,蒙德的定位还是比较专一的,产品在国产品牌当中算优秀的了。但蒙德的产品贵,不便宜,论市场占有率,估计没有江苏默纳克。

实例:一台蒙德ism-gl3的电梯变频器,无显示,别人修过。搞设备维修的,最怕别人修过的机子,这无关同行的技术如何,主要是每个人分析电路的思路不一样:有的上来就动烙铁,有的喜欢用代换法……这台变频器据说是模块炸,同行换了模块,但装机后,电梯轿厢上行过程中,偶尔会报过流过载故障。兄弟单位怀疑编码器有问题,现场更换后还是一样。

我的分析是:电梯能启动运行,而且故障多次是上行过程中出现,故障点应该在电流检测电路或者驱动电路,因为电梯工作时,上行时全功率运行,这时候电流反馈的相位差,幅度最大,反应出来的现象是马达声音轻微不对,实测一相电流稍大。

带测速的闭环控制变频器,工作时电流的动态反馈,两相的幅度大小必须一样(相位不一样)!因为这个检测反馈幅度,会送到cpu处理器,与输出相电流,作差分比较,倘若一相幅度偏小或者偏大,控制运算电路就认为,相关相位电流不够,延迟驱动输出脉宽,从而提高了输出电流,导致马达三相不平衡,引起过流过载故障。

确定了维修方向,先从简单的做起:取下IGBT模块,给霍尔电路做交流动态检测,结果霍尔输出完全正常。检测驱动电路,示波器上场,触发翻转也正常。注意:可以触发并不代表驱动电路就完全正常,还要检测触发电源,将示波器延时调短至us级,测滤波供电,结果发现w相纹波较重,实测电容容量,已经下降了一半以上,更换电容。现场试机,过载问题彻底解决。

电容纹波这个问题,不管是进口品牌还是国产品牌,都会出现,在电子元件中,电容的质量最难把握,且受环境影响因数也最大。但有的品牌电容,如爱普科斯EPCOS,质量的确点赞。维修工控产品,最好不要用民用级别的元件,代换工业级别的元件。进口的电容,目测就是个头大,容量小;国产的恰好相反,就是个头小,容量大。但别以为国产的技术更先进,在皮实耐用上,进口甩国产产品老远。比如lenze伺服器上用的电容,漏液都比较明显了,设备照样能坚持一年半载。国产的如台安,海利普,有的电容也不见蜕皮啊,但故障大多和电容有关。

四、怎样测试电梯变频器?

(1)改参数,匹配自己的马达试机

0bc24d9120568c3925a6267fbe220d04.png
电梯变频器维修模拟试机中

电梯变频器维修,除了一些经验,原理分析,需结合实际应用场景,推导故障原因,最主要的困难还是不好试机!vf控制称开放式控制,自适应相当强,15kw的电机你用22kw的变频器试机,没有问题,你用11kw的试机,也可以运转起来。但闭环矢量控制就不行,闭环矢量是建立在一套函数算法公式上的,对匹配的马达要求很高,什么电阻,电感,电动势都有固定的算法。你马达容量大了,不行;小了,也不行!电梯变频器虽然只在外边装了一个增量编码器,没有定位定点的要求,可是对马达的参数,是有严格要求的。

这就是为什么我们用普通电机,启动要么过流要么过载的原因:因为维修机都是记忆了匹配马达的参数的,你如果精确知道自己电机参数,只要在驱动器容差范围之内,输入到维修的变频器中,当然也能运行。但有的时候我们又必须试机,否则连自己也不敢确定好坏。

这个时候建议先备份原机参数。方法有两种:

一是找到变频器控制板上的eerom存储器,用编程器,把里面的数据读出来备份(这种方法不管用户有没有设定密码,都能备份);

二是用调试软件将数据直接传送到电脑上保存起来。第一种方法比较麻烦,也有风险(读取过程中掉数据);第二种方法,虽然简便,但好多维修人员都没有相关的软件(或软件数据线)。

做完备份,你就可以随便玩了!如果只为了测试输出通路,输出电流这些的话,您只要改变控制方式,(比如科比,你只要把ud2=1)修改一下马达参数,应该就可以运行起来了。反正目的只有一个,就是让电机转动起来。完事了记得把参数复原回去就是了。这样经过自己的确认,修好了几乎就修好了,再有问题,就要考虑外部原因了。

(2)用模拟测试仪进行输出测试

e66e5c4ad09aa85ddc67d29159092dbb.png
电梯变频器维修模拟测试仪

模拟测试,在维修高手之间早就在流传,但把模拟测试做成一个可以兼容的维修测试设备,我是第一个。

什么是模拟测试呢?

就是让被测试的设备运行起来,可以加速,驱动输出,模块控制,端子控制,编码器反馈,都处在真实的工作状态中。模拟测试仪也可以带到现场,让驱动器运行起来,直观的判断现场的编码器,输出缺相等问题。

模拟测试仪这东东,兼容了上位机和测速反馈的功能,我还是挺喜欢的,有了它,不但可以测试电梯变频器,也可以测试注塑机驱动器。但这东西毕竟只是模拟,无法带马达运行,对变频器运行中出现过流故障,是没办法检测的(模拟测试只是带灯泡运行,无法模拟出实际电流)。好处是,不用修改任何参数,直接就可以启动运行起来!也不用担心修改参数后无法复原,相同的系列产品,一条线控制线+一条反馈线,直接搞定。不同的品牌,加转接线,也可以启动运行。当然,模拟测试只是一种工具,目的无非是提高维修件的成功率,真正遇到电流检测电路有问题的,还得做动态检测才行!根据自己的经验,过得了模拟测试的,修复成功率达90%+应该没有问题。

五、结尾

关于电梯这个行业设备,已经和我们的生活息息相关了,也有一部分同胞在这个行业从业。以上所列举实例,只是针对电梯这个系统的核心设备——变频器的维修经验和看法,不完整,也不全面,供业内人士参考。
               
忘掉今天的人将被明天忘掉

177

主题

228

帖子

129

积分

助理工程师

Rank: 3Rank: 3

UID
128
贡献
1
金币
3893
QQ
发表于 2021-3-19 11:21 | 显示全部楼层
我们维修不少电梯用的变频器,发现很多故障是因为其工作环境温度高而使元件容易老化造成的,电梯变频器安装在大楼的最顶层的控制室,经常在夏天受太阳的暴晒,加上变频器本身及制动电阻的发热,使电气室内温度非常高,工作环境温度高会缩短电子元件的使用寿命!变频器在这方面更明显,所以电梯电气室在设计时除了通风问题还要注意隔热,如墙壁用空心砖,室顶多层设计,如果能配上空调机,则变频器的寿命会长很多!安装变频器的电柜在厦天如果发现其内部温度很高时,应把电柜门打开,我见过很多厂家的电柜设计实在太小了!刚好可装上变频器!而且没安装散热风扇!(https:广州日立电梯变频器维修
广州日立电梯变频器维修专家李春发13302251238
回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

电梯人的交流论坛,电梯阁更懂你。 立即登录电梯阁 立即注册

关于我们|标签|Archiver|手机版|小黑屋|电梯阁 ( 粤ICP备19074012号 )|Sitemap

GMT+8, 2021-4-18 17:39 , Processed in 0.122029 second(s), 34 queries , Gzip On, MemCached On.

Powered by 电梯阁

Copyright © 2021

快速回复 返回顶部 返回列表