數(shù)控機(jī)床變頻器故障的診斷與維修
2021-1-8 來源： 中國(guó)人民解放軍 91206 部隊(duì) 作者：王潔園，趙國(guó)慶
摘要：隨著科技的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在技術(shù)上日趨成熟，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，有效提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，還在一定程度上改善了產(chǎn)品質(zhì)量。但是，在實(shí)際運(yùn)行過程中，數(shù)控機(jī)床也會(huì)出現(xiàn)各種故障，特別是變頻器故障的發(fā)生，不僅會(huì)影響到設(shè)備的正常運(yùn)行，還會(huì)引發(fā)極為嚴(yán)重的后果，必須引起人們足夠的重視。因此，本文就數(shù)控機(jī)床變頻器故障的診斷與維修技術(shù)展開研究，希望為提高數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效率提供一定借鑒。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；變頻器故障；診斷；維修
近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，而數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，極大地提升了零件的精度，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)水平的提高起到了不可替代的作用。但是，我們也必須意識(shí)到，數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用中也會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，進(jìn)而影響到生產(chǎn)的正常進(jìn)行，一旦出現(xiàn)故障，就要盡快采取針對(duì)性的處理措施，解決故障，恢復(fù)生產(chǎn)。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，故障診斷技術(shù)也有了跨越式的發(fā)展，本文主要就數(shù)控機(jī)床變頻器故障的診斷與維修技術(shù)進(jìn)行了研究。
1 、數(shù)控機(jī)床變頻器常見故障
1.1 開關(guān)電源損壞
一般來說，變頻器在應(yīng)用中，最容易發(fā)生的故障就是開關(guān)電源損壞，其原因往往是由于相關(guān)負(fù)載出現(xiàn)了意外短路。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，若是突然聽見極為刺耳的噪音，這是由系統(tǒng)中配置的脈沖變壓器發(fā)出的，這種情況下，較大概率是開關(guān)電源的輸出端出現(xiàn)了短路，應(yīng)該盡快定位故障位置，查找故障原因。此外，當(dāng)出現(xiàn)無顯示、控制端子無電壓等情況時(shí)，應(yīng)考慮是否開關(guān)電源發(fā)生了損壞。
1.2 SC 故障
在目前的生產(chǎn)過程中，SC 故障也是比較常見的，而引發(fā)此類故障的原因則主要有兩個(gè)：一是，IGBT 模塊出現(xiàn)了損傷；二是，驅(qū)動(dòng)電路的運(yùn)行不正常。實(shí)踐表明，電動(dòng)機(jī)抖動(dòng)、三相電流和電壓不平衡等問題的出現(xiàn)，往往是由于 IGBT 模塊了一定程度的損傷。而其原因有多種，一種情況是，外部電路負(fù)載運(yùn)行存在問題，如短路、堵轉(zhuǎn)等。另一種情況是，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，驅(qū)動(dòng)電路出現(xiàn)老化，使得相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)波形失真，或是驅(qū)動(dòng)電壓出現(xiàn)劇烈波動(dòng)而造成 IGBT 損傷，并引發(fā) SC 故障的發(fā)生。
1.3 過熱故障
在設(shè)備運(yùn)行過程中，過熱問題是比較常見的，特別是在復(fù)雜的環(huán)境下，更容易引發(fā)過熱故障，而當(dāng)發(fā)生這類問題時(shí)，首先要做的是檢查確認(rèn)風(fēng)扇的運(yùn)行是否正常。此外，對(duì)于超過30KW 的設(shè)備來說，在其內(nèi)部也配備有一個(gè)風(fēng)扇，對(duì)其的運(yùn)行情況也要及時(shí)進(jìn)行檢查。
1.4 欠壓故障
在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生欠壓故障，首先就要檢測(cè)輸入電源是否正常，是否存在缺相，或是對(duì)整流電路進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否存在故障，如果上述環(huán)節(jié)的運(yùn)行都比較正常，則要對(duì)直流檢測(cè)電路進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否存在故障。一般來說，對(duì)于不同等級(jí)、不同型號(hào)的設(shè)備，欠壓故障的出現(xiàn)有著不同的閾值，要針對(duì)性地予以判斷。
1.5 接地故障
目前來說，接地故障的發(fā)生也是比較頻繁的，也應(yīng)引起工作人員的足夠重視。首先，檢查電動(dòng)機(jī)的接地是否正常；其次，檢查霍爾傳感器的接地是否正常，因?yàn)樵谶\(yùn)行過程中會(huì)受到所處環(huán)境的影響，工作點(diǎn)會(huì)發(fā)生不受控制的變化，進(jìn)而引發(fā)接地故障。
2 、數(shù)控機(jī)床變頻器故障原因及預(yù)防措施
實(shí)踐證明，數(shù)控機(jī)床變頻器的運(yùn)用，在生產(chǎn)過程中起到了非常重要的作用。而一旦發(fā)生故障，就會(huì)對(duì)設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性造成極為嚴(yán)重的影響。要想降低故障的發(fā)生概率，就要在日常工作中加強(qiáng)對(duì)相關(guān)部件的檢修與維護(hù)。在故障發(fā)生后，則要迅速定位故障位置，查找故障原因，提出針對(duì)性的解決措施，不斷提高變頻器的維修保養(yǎng)水平，確保數(shù)控機(jī)床的安全可靠運(yùn)行。
2.1 安裝環(huán)境的影響
變頻器作為一種電子器件，對(duì)運(yùn)行環(huán)境有著一定的要求，比如劇烈振動(dòng)會(huì)造成損傷；灰塵、水分的侵襲，會(huì)造成銹蝕，使得器件的接觸不良，可靠性下降；溫度的升高則會(huì)直接影響變頻器的運(yùn)行，其本身的溫度就是持續(xù)升高的，如果所處環(huán)境內(nèi)的溫度也是非常高的話，必然會(huì)影響其性能。對(duì)于上述問題，在變頻器的安裝過程中，要始終保持穩(wěn)定，盡可能避免振動(dòng)的影響；工作環(huán)境要盡量保持干燥、清潔，避免粉塵對(duì)設(shè)備的侵蝕，并按照維修計(jì)劃定期清掃設(shè)備；對(duì)工作環(huán)境內(nèi)的溫度也要加強(qiáng)控制，應(yīng)根據(jù)需要安裝空調(diào)。
2.2 電源異常的影響
在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，電源線路會(huì)出現(xiàn)一定程度的老化，在運(yùn)行中發(fā)生缺相、低電壓等問題，進(jìn)而對(duì)變頻器的性能造成影響，甚至引發(fā)各類故障問題。對(duì)于上述問題，要盡量將電源與其他電器分開，避免功率過高的情況下，不能充分滿足變頻器的運(yùn)行所需電壓。而對(duì)于那些停電后仍要繼續(xù)工作的設(shè)備，應(yīng)加裝不間斷電源裝置，但在停電發(fā)生后，整流器中會(huì)出現(xiàn)過大電流，運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)降低變頻器的可用壽命。
2.3 電磁感應(yīng)的影響
在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，電磁感應(yīng)的影響也是不容忽視的，它會(huì)引起設(shè)備的異常動(dòng)作或停機(jī)，甚至造成變頻器的損壞。目前來說，一方面要盡可能增強(qiáng)設(shè)備本身抵御干擾的能力；另一方面，則要對(duì)外部產(chǎn)生的干擾源進(jìn)行抑制，這在成本方面也是更可取的。此外，參數(shù)設(shè)置的不合理也會(huì)引發(fā)故障。要想確保變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行，除了盡量消除各類外部因素的影響，對(duì)于相關(guān)參數(shù)的設(shè)置也非常重要，參數(shù)的選擇存在異常，則無法滿足運(yùn)行所需的條件，嚴(yán)重的還會(huì)造成設(shè)備的損壞，因此，在應(yīng)用過程中必須按要求設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)。
3 、變頻器常見故障報(bào)警及典型故障案例分析
3.1 變頻器常見故障報(bào)警
為了有效確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了一定的保護(hù)功能，并與故障檢測(cè)、維修密切相關(guān)，當(dāng)發(fā)生故障問題時(shí)，可以借此分析故障原因。一是接地保護(hù)。在輸出電路、主軸內(nèi)部等發(fā)生了短路時(shí)，能夠利用快速熔斷器斷開與電源的連接，進(jìn)而起到必要的保護(hù)功能。二是過載保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載超過限定值時(shí)，將啟動(dòng)過載保護(hù)。三是速度偏差過大報(bào)警。在具體的運(yùn)行過程中，當(dāng)主軸的速率受某些因素的影響，而超出了限定速率且出現(xiàn)一定程度的誤差后，將引發(fā)相應(yīng)的報(bào)警，并實(shí)施保護(hù)。四是瞬時(shí)過電流報(bào)警。當(dāng)由于短路等情況的發(fā)生，而使得系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)過大的電流時(shí)，將發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警，并實(shí)施保護(hù)。
3.2 典型故障案例分析
案例 1：某數(shù)控機(jī)床在開機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)行換刀操作時(shí)，主軸也隨之發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
具體的檢查過程如下：通過對(duì)變頻器的仔細(xì)檢查，初步判斷故障的發(fā)生與線路有關(guān)。對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)器、刀架控制接線等進(jìn)行檢查，確認(rèn)在線路連接、控制上兩者是完全獨(dú)立，互不影響的。對(duì)屏蔽電纜的連接情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其配置存在問題。處理措施為對(duì)屏蔽電纜進(jìn)行重新布線，并檢查確認(rèn)不存在其他問題，故障消除。
案例 2：某數(shù)控車床在運(yùn)行過程中，變頻器發(fā)生過壓報(bào)警。
具體的檢查過程如下：對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的觀察，特別是主軸啟動(dòng)、制動(dòng)的情況。根據(jù)觀察，初步判斷故障的發(fā)生與變頻器的加 / 減速時(shí)間設(shè)置存在一定關(guān)系。當(dāng)上述參數(shù)設(shè)置不當(dāng)時(shí)，如設(shè)置的時(shí)長(zhǎng)太短，加 / 減速操作不能在要求的時(shí)間范圍內(nèi)完成，就會(huì)引發(fā)過壓報(bào)警。處理措施為對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置，故障消除。
4、 結(jié)語
總的來說，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，有效地促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提高，比如數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，就極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)水平，改善了產(chǎn)品的質(zhì)量。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，數(shù)控機(jī)床常常會(huì)出現(xiàn)各種故障，進(jìn)而影響到生產(chǎn)的正常進(jìn)行。因此，本文就數(shù)控機(jī)床變頻器故障的診斷與維修技術(shù)進(jìn)行了研究，要想進(jìn)一步減少故障的發(fā)生，就要在日常工作中對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的檢修與維護(hù)，并對(duì)典型故障進(jìn)行深入分析，逐漸形成成熟、系統(tǒng)的處理預(yù)案，以為數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定運(yùn)行提供必要的保障。
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