做梦也想不到的问题

做梦也想不到的问题

   工程安装调试过程中，有时会出现让人意料不到的问题，这类问题出现的原因，非但教科书中不会有所涉及，而且对我们的经验和判断能力也是一种挑战。下面说两例变频器安装调试过程中出现的“新鲜”问题吧。

“新鲜”问题之一：

   我们为某造纸生产线安装了六台伟创AC32型变频器，中、小功率的都有。将现场控制线（由操作台到变频柜）全部布完，进行统调时，为变频器逐台上电，进行调试，嘿！为变频器上电的过程中就发现了问题。其中一台变频柜中装有两台变频器，每台变频器由一只空气断路器作为电源开关，当为甲变频器上电后，发现未上电源的乙变频器的操作显示面板也点亮了，出现四个“8”字，一亮一灭的。试机人员以为看花了眼，细看乙变频器的电源开关，确实未合上，用表测量乙变频器的R、S、T三相电源输入端，电压为零，确实未有电源输入，但操作面板是从何处得电，而闪亮的呢？
   别的变频柜也发现了同样的问题，只要其中一台变频上电，第二台或第三台未上电的变频器，操作显示面板就会发光闪亮，现场安装和调试变频器已经数年，安装台数已达百台以上的一位技术人员，也大呼奇怪，称从来未见过这种事情！
   显然，乙变频器操作面板的控制电源，不是由R、S、T端子进入的，可能是甲变频器内的电源通过某种途径进入了乙变频器的操作面板供电回路，使其作出了闪烁指示。变频器的控制方式都很简单，起/停与调速都采用端子信号控制，从数字端子输入了起/停控制信号，从模拟端子输入了0-10V的调速信号。详细检查两台变频器的控制连线，发现甲、乙两台变频器只有模拟信号端子的GND端子是连通的，其它并无连通，二台变频器之间根本不可能形成电源通路！
   现场的几个人都挠了挠头，还是没有找出问题所在，变频器未上电，操作显示面板就亮，对用户也说不过去，用户判断不准该变频器已经断电还是处于接通状态，对操作工和检修电工来说，都不方便的。小赵先想到了检查的方法，说，将乙变频器模拟控制端子的GND断开，再看看操作面板还亮不亮？动手将该端子连线拆除后，乙变频器的操作显示面板果然不亮了。
   看来乙变频器的供电是由控制端子GND串入供电，这是供电的一根线，供电要形成回路，那么供电的另一根线又在哪里呢？测量中发现，两台变频器的外壳是相通的。这是因为，两台变频器的内部接地端与变频器外壳相连，变频器为金属外壳，又经金属螺栓与金属柜体相连，所以两台变频器的外壳经金属柜体相连接，呈现接通状态，电阻值极小。检查到这里，基本上有了头绪，乙变频器操作显示面板的供电是由甲变频器外壳及GND端子串入乙变频器的，为甲变频器上电，测量GND与外壳之间，果然有+5V电压存在！
解决此问题的方法，使甲、乙两台变频器控制端子的GND独立，不再连接，就可以了。但检查整个控制系统，发现六台变频器调速信号（0-10V）均由一台同步控制器输出，六路调速信号其实都是共地的，即使为变频器控制端子分别引线，但在“控制源”那里，各台变频器的GND端子都还是短接于一个点上。这个解决办法不能用。打电话咨询厂家，回答说不可能啊。两台变频器共GND连接应该是可以的啊，操作面板不会发亮的啊。还是要找一找其它方面的原因噢。
   无奈之下，拆开变频器外壳，想破解一下变频器内部+5V与金属外壳相连的“奥妙”。费了不少劲，终于找到问题的症结了。原来，逆变模块附近，安装有一只热敏电阻，用于模块过热保护和报警。该电阻为两引线元件，其金属外壳（兼作测温接触面和固定孔）也为电阻体，与引线中的一根是相通的，该热敏电阻用金属螺钉固定于铝质散热板上，与变频器外壳又是相通的，而巧之不能再巧的是，热敏电阻与外壳相通的这根引线，引入的恰恰正是变频器开关电源输出的+5V供电电源！热敏电阻与另一只接供电0V的电阻形成分压电路，将模块温度变化转变为1-5V范围内的温度信号送入CPU，供OH报警用。因热敏电阻的原因，该机+5V与变频器外壳是相通的。这也正是甲变频器上电后，未上电的乙变频器操作显示面板也发亮闪烁的原因！
   找到了原因，也就有了解决问题的办法。将热敏电阻的电阻体加垫绝缘片，为螺钉套绝缘管，再固定于散热器上，问题搞定。

   此种问题“新鲜”的理由，不妨再总结一下：
1、变频器单台安装和调试时，不会出现这种问题；
2、变频器多台安装，但调速信号控制线，自成回路，不共GND，也不会出现这种问题；
3、变频器外壳为塑料机壳，而接地端子又未与安装柜壳体相连接者，也不会出现这种问题；
4、变频器多台安装于一个柜体内，变频器为金属壳体，控制线共GND连接，只要+5V不与散热板相通，也不会出现这种问题。
   出现这种问题的实质性原因，为+5V供电端经热敏电阻的电阻体与散热板短接！这应该是厂家设计与安装人员的疏漏之处！如果换用塑封热敏电阻，或者采取绝缘措施，都能避免这种情况的出现。这种情况不属于大毛病，一般情况下不影响使用，但确实也是一种毛病。
   生产厂家变频器的出厂试验，一是单机试验，二是不可能将多台变频安装于柜体内试验，三是一般不会将多台变频器调速信号控制线共GND连接来试验，因而厂家生产和试验了数年后，检验出厂了数千甚至数万台次后，也未能发现这个问题。这个问题是根本不可能在试验室条件下被发现的。只能在现场“组态”、现场调试条件下，被我（现场操作和调试人员）发现，从而形成了本篇博文。

“新鲜”问题之二：

   无独有偶，碰巧也是在一造纸生产线上安装3台英威腾CHF（通用型）变频器，发现了另一个也较为“新鲜”的问题，不过本例问题与变频器台数的多少无关，即使单独安装一台，也会出现这个问题。
   为变频柜和控制盘连接好控制配线，检查连线没有问题后，统一为变频器上电，控制盘上电，变频上电试运行，没有发现什么问题。只是发现由于控制盘与变频器距离远，有引线干扰，其中一个运行指令灯在停机后有闪烁现象，不能熄灭，这是个小问题，在指示灯两端并联电容器，即能消除这种现象。由于厂家投产还需几天，初步调试完毕便回公司，等待厂家的生产通知了。
   第二次上现场，是进行生产调试的。为控制盘上电后，出现了一个奇怪的问题！变频器的起/停与调速控制与上文所述一样，都是由端子信号控制的。0-10V调速信号仍由控制盘内的同步控制器给出。该0-10V信号线上同时并接了速度显示表（数码显示仪），用于给定速度显示。当向三台变频器都给出10V全速信号后，发现其中一台变频器的给定速度显示为1500转/分，其它两台变频器的给定速度显示仅为450转/分。同步控制器给出的三路调速信号的电压值应该是一样的，速度表此前也样对过，应该没有问题，但为何显示不一致呢？到底是显示登仪表问题、变频器的问题或者是是同步控制器输出信号的问题呢？
   测量正常显示转速的信号电压，为10V，正常，两路异常显示的信号电压为3V左右，显然显示仪表没有问题。将变频器的AI1（电压调速信号输入端）端子线脱开后，显示仪表显示转速为1500转/分，显示正常，测量同步控制器输出的该路电压值也上升为10V正常值。用万用表的直流电流挡串入变频器的A11端子，测量端子输入电流达25mA之多！正是变频器调速端子吸取电流的原因，使同步控制器输出的调速电压大为降低，转速表因而产生了异常的“低转速显示”。
   技术员小王说：上次调试时还好好的，怎么一下子就坏了两台，不大可能吧？电压输入端子，内部电阻一般较大的，从信号源吸取的电流应该很小啊，一般不地超过3mA的。现在产生了25mA电流的信号电流，肯定是变频器端子内部电路产生异常了。
小张跑到变频柜处看了一下，喊了一声，有两台变频器未上电啊。上电再看一下吧。他将两台变频器的电源开关合上，嘿！两路转速显示值都奇妙得变为正常了，再测调速电压值，也上升到10V正常值了！而另一路调速信号正常的原因，是因为该台变频器，一直在上着电。
   如此一来，发现了CHF型系列变频器控制上的一个问题：变频器上电后，外加调速电压能正常工作，但变频器停电后，调速端子便“呈现异常低阻”，从外部调速电压源吸取电流，造成调速电压跌落！
   无论变频器上电或不上电，变频器控制端子本身都不应该从外部电路吸取电流。这也算是设计人员未能考虑周全的一个问题，厂家检测人员在试验室中也未能发现的一个问题。不是大问题，也算是小毛病。一般情况下似乎也不影响使用，但确实给用户和现场调试人员带来了小小的不便！
   应该给设计人员进一言：从变频器端子内部电路上采取措施，将这一点小毛病改掉。

   问题的症结找到了，但现场确实不好处理，只能叮嘱用户：要将变频器与控制盘一块上电，一块断电，平时尽量不要将变频器单独断电，以免造成同步控制器因输出“超载”而损坏！

  以上两个问题，都是在现场应用中出现的问题，试验室中的设计人员和检验人员，也不可能面面俱到考虑到这因素，现场情况千变万化，往往有不可预料之处，产品存在一些疏漏或缺点，也为在所难免。变频器制造厂的设计人员，一是在设计产品时，要充分考虑到现场使用情况；二是发现问题及时改进，使产品更加适应现场工作要求。

   这两个问题，干过多年工控的人士，也可能难得碰到，如果不是到生产现场进行接线和调试，只在呆在试验室中，是做梦也想不到的问题。写在这里，给大家提供一个参考吧

                  旷野之雪
         2010年6月7日星期一