ABB变频调速器的维保
贾冬
（中车双喜轮胎有限公司，山西 太原 030400）
摘要：因公司ABB 变频调速柜所在配电室条件差，故障频发。经与ABB 公司技术人员协调，采用清灰，加装隔离装置、空调等方法，使ABB 变频调速器工况大大改善，保证了公司的正常生产。并总结了通过这些维修保养工作取得的一些经验。
关键词：ABB ；变频调速；清灰；维护；故障；粉尘
中图分类号：TQ330.493 文章编号：1009-797X(2012)08-0040-05文献标识码：B DOI：10.3969/J.ISSN.1009-797X.2012.08.009
作者简介：贾冬（1970-），男，毕业于原太原工业大学化工机械专业，主要从事设备管理工作。
收稿日期：2012-07-10
2006年9月，中车双喜轮胎有限公司在一期60万套子午载重轮胎项目建设中，引进日本神冈BB370密炼机主机。该生产线于2007年6月投入使用，其在生产中发挥着重要的作用，属于公司A 类设备。与B B 370密炼主机配套的电控系统为国际知名品牌A B B 公司制造的变频调速柜，凭借电控系统严密的保护设计，元件的高质量性能，可以说为密炼机稳定运行提供了可靠保证。但由于配电室环境的前期现状之差，对该电控系统维修保养知识的缺乏，致使A B B 变频调速柜系统故障不断发生，给公司带来了较大的经济损失。
1 ABB 变频调速柜的系统介绍
我司B B 370密炼机主电机为2 250 k W 交流电机，U n =690 V ，配套ACS800-107-5230-7型ABB 变频柜进行调速。ABB 变频柜主要有两部分：整流单元和传动逆变单元。系统配有4个有源IGBT 整流单元和连接到直流母线的9个并联的逆变单元。9×R8i 的外形规格，整流和逆变单元配有滑轮，提供了快捷简单的维护。每个单元配有独立的冷却风机，并有温度检测报警。系统紧凑设计，内置谐波电抗滤波器，主快速熔断器，可编程I /O 模块，长寿命的风机和电容，内置式I/O 和现场总线扩展插槽等。参见图1。
我们分析，正因为其结构的紧凑，各元件距离较近，要求不能有粉尘，必须保持运行环境的清洁度，并保持定期的维保清灰。同时各元件的距离较近，生热高的元件在工作时产生的热量必须及时带走，以免波及旁边的低生热元件，进而影响系统安全运行。因此，必须保持室内温度，能够满足及时置换所产生的热能，提供一个温度适宜的运行环境。
图1 ABB
变频调速柜简图
2 ABB 变频调速柜系统前期设计、运行环境
A B B 变频调速柜按照项目设计布置在一楼
配电室内，具体位置如图2。配电室东面门出口进入炼胶区，粉尘多；南面墙体紧靠芳烃油库，温度高；西面为变电室温度高，与炭黑库用墙体隔离；北面门通往低压配电室；配电室顶部7.5 m 标高无吊顶，顶部为二楼烘胶房地面，温度高。配电室面积约130 m 2，室内通过给、排风进行与室外空气换气、换热。给、排风系统负责低压配电室、配电室、变电室整体的换气换热。配电室内安装有一台10P 空调，主要在夏季使用，室外机安装在12 m 高的屋面，空压机管线长，负荷大，故障多，运行不
可靠。配电室内除B B 370密炼机A B B 变频柜外，其余2台密炼机主控制柜、2台挤出机控制柜、2台压片机控制均安装在该配电室。
55℃。
A B B 变频柜不仅受到室内温度居高不下的危害，也在遭受到炭黑粉尘的危害。配电室整体封闭密封差，电缆桥架、配电室门均有间隙；配电室给风系统无滤网，直接将室外含炭黑、粉尘的空气抽入室内；以及因室温高，被迫将通往炼胶区的配电室门开启通风散热，炭黑、烟尘直接进入配电室区。A B B 控制柜均有强制冷却风机，并有滤网，但不断增多的微细炭黑、粉尘仍将有机会透过滤网进入配电柜内，不断附着在电路板、电容等元件上，造成元件散热不良、绝缘性能下降，极易产生粉尘静电危害。
配电室内运行温度高、粉尘含量高，对ABB 变频柜的安全运行带来了极大地隐患。
通过A B B 变频柜故障统计记录数据，我们绘制了故障折线图（图3），并做了简单分析。
图2 ABB
变频调速柜所在配电室位置图
图3 ABB 变频柜故障时间统计图
3 ABB 变频柜运行故障的统计分析
从图3可以看出：2007~2011年，A B B 变频柜故障停机时间整体是个上升的趋势，从 230 h 到749 h 到1 220 h 。在2008年、2010年、2012年出现了明显的拐点，主要是车间对A B B 系统、配电室运行环境做了改善。
改善一：2007年12月20日，车间联系A B B 公司对质保期内连续出现的逆变单元模块发生的风机电源板损坏问题，对全部D 级电源板更新为F 级电源板。尽管2008年更换了2次电源板，但因储备有备件总体上确保了2008年A B B 变频柜的运行平稳。
因此，通过以上阐述，配电室内的热源主要来自安装在其内的所有配电柜的电气元件工作中产生的热能，以及芳烃油库、烘胶房、变电室、送风系统送进的热风。因排风能力差，空调制冷量及运行状况的下降，配电室内的热量不能得到充分的置换降温，室内温度夏季能达到45℃至高， A B B 变频柜无法在规定的室温25℃以下正常工作，柜内元件时刻面临着因散热差带来的威胁。在例检中，我们发现柜内塑料线槽均严重变形，预测柜内热气温度至少在
改善二：2010年4月份，针对配电室整体运行温度高的隐患，车间上专题报告，新批安装了2台5P 空调，并对10P 空调进行了修理，确保了2010年配电室内运行温度的改善，使得A B B 变频柜平稳运行了1年。
改善三：尽管通过加装空调有所改善，但空调连续运行1年多后，效果逐步降低，加上室外机安装的不合理，2台5P 空调室外机安装在芳烃油库，温度高，散热条件差，报警频繁；10P 空调室外机安装在楼顶，屋面环境差，压差大，也是报警多，运行能力差。公司不准将室外机安装在散热好的炭黑库和炼胶区过道上，原因是考虑消防隐患和不规范问题。因此在ABB 配电系统运行4年后，因运行温度不能完全保证及运行环境粉尘的增多，致使A B B 变频柜内各种元件性能降低，寿命缩短。在2011年出现较大的电气故障，整流柜、逆变单元模块频繁损坏，停机长达50天，对公司的正常生产带来了严重影响。在发生故障出现停机后，车间根据考察同行业B B 370密炼机A B B 配电系统的使用情况及维保情况，申请并实施了A B B 变频柜的整体塑钢封闭（图4），减少粉尘的侵害，及加装10P 和5P 空调各一台。为保证空调室外机能充分散热及维护，架高安装在炼胶区过道。通过以上改善，确保封闭后的运行温度。该项目于2011年4月13日实施完成，室内温度达到了25℃以下，室内粉尘也得到控制大幅减少，满足了A B B 控制系统的使用环境条件，确保了2011年下半年和2012年上半年的稳定运行。
4 首次对ABB 变频柜实施自行维保
在前面故障分析中提到2008年、2010年、2012年故障出现明显的下降拐点，原因是车间做了改善工作。说明运行环境的改善对系统运行起到一定的作用，但最关键的是必须定期对各工作单元拆开保养，进行清灰处置，才能彻底消除粉尘这个最大的天敌。因为粉尘易造成元件散热差、绝缘差，形成短路火情、静电放电损坏系统。
2011年2月24日A B B 控制系统故障中，初步断定为系统粉尘多所造成的大停机故障。在4月3日A B B 备件采购回恢复后，系统仍存在报警，A B B 技术人员无法检测出哪个单元有问题，提出的解决办法是对所有单元进行一次维保，进行拆卸清灰，费用10万元；或送北京对单元用液体清洗剂浸泡清洗，费用更高、时间更长。
本次修理已花费30万元，仍然无法运行，公司领导高度重视，决定自己实行清灰保养，如果仍不行再考虑由A B B 专业公司维保。首先由机动部、车间成立A B B 配电柜清灰领导小组：制定了清灰保养方案，落实职责、分工；明确目标任务；制定进度计划；安排清扫区域；建立注意事项。其次紧急购置清灰防静电工具：防静电毛刷、镊子、手腕环。实施清扫中，由A B B 担任指导、监督、测试工作，车间小组负责清洁，电路板必须佩戴手腕环并可靠接地，由专人用防静电毛刷清洁，外围部件（包括单元箱体、配电柜箱体、铜排等）用吹风机、抹布清灰。可以说本次清灰细致、彻底，未发生人为损坏元件事件，一次性取得成功。清扫维保从4月7~14日前后共用7天时间（仅白天），完成了从拆卸、解体、清扫、组装、测试、安装整个环节，是我们首次对A B B 配电柜实行的自行维保工作。
14日我们进行了试车，比前期现状好转，但仍存在通讯报警。首先我们先排除了粉尘问题，怀疑是通讯光线或信号干扰问题，于是我们更换光线，整理了风机临时电源线与光线通
讯线分离，消除干扰。重新试车后，报警消
图4 ABB轮胎寿命 固特异
变频柜用塑钢密封隔断
除，恢复了正常生产，也为公司节约了10万元的维保费用。
5 通过故障维修取得的宝贵经验
通过自主的维保清灰，我们懂得了整流单元、逆变单元的内部结构及原理，掌握了拆卸清灰过程的要
素、检测的方法要理，具备了一些自主维保的简单技能。更主要的是通过亲自清扫，亲眼看到了系统元件被炭黑粉尘覆盖的严重性，深深感到了粉尘的危害性和清扫的必要性。同时我们直接获得了宝贵的经验，并运用到实际维修中：
（1）A B B变频柜各风机电源板不知是设计问题，还是不适合橡胶行业，其它轮胎厂家该电源板也是无法正常使用，故障频发。A B B技术人员建议我司用临时线控制直接给风机供电即可，不影响系统运行。为此我司对系统13个风机采用了直接送电的方式运转工作，可减少了电源板的采购成本，每年2万元。
（2）我司控制系统采用的是9个逆变单元的控制方式，按照A B B公司提供的A C S800-107-5230-7型A B B变频柜，在使用9个单元时，重载输出功率为3200k W，在使用8个单元时，重载输出功率为2800k W，而我们的电机功率为2250k W，因此在8个单元的情况下，完全可以满足现有生产条件正常使用，不会发生任何电气损坏问题。2011年2月24日故障，在4月14日恢复生产就是使用了8个逆变单元运行的，直到5月9日才恢复第九个单元，期间一直运行正常。所以在以后当9个逆变单元的1个发生故障时，只要调整变频器界面的单元数量，即可以临时甩掉故障单元运行保证生产。备件可以随后再购买，这是一个最有价值的收获，以前我们是不敢这么使用的。
（3）在A B B技术人员的指导下，我们自主进行了清灰，不仅懂得了粉尘的危害性，也懂得清扫时注
意静电的危害及防止产生的措施，我们有能力、经验组织对A B B变频柜进行系统的清扫，并保证不损坏电气元件，判断和检测元件状况。如此每年可节约10万元。6 开展预防性维护的必要性
6.1 变频器运行状态分析
图5所示为传动设备在整个生命周期内的故障率曲线，A阶段为设备安装后的1~2年，为新设备的磨合期，设备故障率会由调试阶段的相对较高水平逐渐下降，最终过渡到故障率较低的平稳运行阶段，即图5中所示的B阶段，B阶段的长短会与用户现场的实际使用情况有关，如果按照A B B的维护计划对设备进行维护，那么B阶段将会持续10~15年。
图5 ABB变频器运行故障率曲线图
A B B变频柜在我司的应用属于周期性重载，环境条件又相对较差，又没有按照A B B的维护计划进行维护，因此设备在调试后5年内就开始频繁出现故障，最终导致逆变单元爆炸。
6.2 开展变频柜的预防性维护的必要性
通常意义的预防性维护应该发生在传动设备损坏之前，目的在于消除隐患，降低故障率。前期因我们对该系统的无知，并没有进行任何计划内的维护工作，导致A B B传动设备的健康状态非常差，在这种情况下，针对整个传动系统的现场维护工作变成了一种必要的挽救措施。
预防性维护应该是专业的A B B的工程师对整个传动系统进行了彻底的清理工作，并按照A B B的维护计划和现场的实际情况更换部分老化的元器件。并不仅仅是我们所做的简单清灰工作。
7 结语
B B370密炼机是我公司关键设备，其运行的如何备受全厂关注，而其变频柜的不稳定性是制约其产能发挥的关键要素。经过前期的改善，系统运行环境有了很大的改观，基本符合
其运行条件。车间定期更换配电柜滤网，定期保养室内空调，并在室内增加了室内温度监测报警装置，我们倍加呵护。单单依靠车间简单的维护保养还远远不够，因为前期因运行环境的恶劣，使得各单元元件在性能、寿命等方面有了不确定性，随时有爆发的可能性，并且目前系统仍不时发生报警现象，就足以说明系统的隐患性。因此，应该将我司的维保与A B B专业队伍的预防性维护结合起来，建立定期性维保，这种预防性的更换既大大降低了用户未来3年内因为冷却系统或者连接、元件的问题故障停机的可能性，又降低了成本，因为预防性维护的价格是普通备件价格的6~7折。
5年来公司已投入60万元的备件费用对ABB 变频柜进行了抢修，并不包括增加空调、塑钢封闭的投资。其故障对生产的影响损失远比60万元要多得多。为防止系统再突发故障，造成对生产的巨大影响，公司2012年把A B B变频柜列入项修，意在提前储备系统单元备件，以减少A B B备件采购周期长（一般周期为2~5周）对修复带来的影响。但我仍然坚持走专业维护的思路，定期体检、专业检测、
系统诊断、从根源消除隐患，系统才能真正完好、可靠运行。
（XS-02）
固特异入主NGT拟上
巨胎生产线
美国固特异轮胎橡胶公司近日宣布，已通过股权收购，使N i p p o n G i a n t T i r e（简称N G T）成为其全资子公司。N G T位于日本龙野，主要生产各种规格的O T R（工程机械）轮胎。
固特异此举旨在进一步满足亚太地区对O T R轮胎（尤其是巨胎）日益增长的需求，从而提高固特异在该区域市场的地位，实现在全球OTR轮胎细分市场中取得较大增长的目标。
早在1985年，固特异就成功地从东洋轮胎橡胶工业株式会社（To y o T i r e&R u b b e r C o.,L t d.）和三菱商事株式会社（M i t s u b i s h i Corporation）手中购入NGT的部分股份，从而成为NGT的大股东。
入主N G T后，固特异拟投资2.5亿美元，重点建设一条完善的巨胎生产线，用于生产57i n 和63i n规格的巨型O T R轮胎。计划扩建项目于2014年投产，届时N G T工厂的员工数量也由目前的100人增至400人。
固特异自2010年后期开始在其位于美国堪萨斯州托皮卡市（To p e k a,K a n s a s）的工厂生产63 in OTR轮胎，并同时在其位于巴西、哥伦比亚、德国、卢森堡、印度、印尼、泰国、南非以及土耳其等地的工厂生产OTR轮胎产品。
邓海燕供稿玲珑、风神上榜2012年中国
500最具价值品牌
日前，世界品牌实验室（W o r l d B r a n d L a b）发布了2012年（第九届）中国500最具价值品牌排行榜。在这份基于财务分析、消费者行为分析和品牌强度分析而获得的中国品牌国家队阵容中，玲珑、风神榜上有名，且位列化工行业前三名。
世界品牌实验室是一家国际化的品牌价值研究机构，由1999年诺贝尔经济学奖得主R o b e r t M u n d e l l教授担任主席，其专家和顾问皆来自美国哈佛大学、耶鲁大学、麻省理工学院，英国牛津大学、剑桥大学等世界顶级学府。
邓海燕供稿
（XS-02）
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