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數(shù)控機床變頻器故障的診斷與維修

2021-1-8 來源：中國人民解放軍 91206 部隊作者：王潔園，趙國慶

摘要：隨著科技的發(fā)展，數(shù)控機床在技術上日趨成熟，在工業(yè)生產中得到了越來越廣泛的應用，有效提高生產效率的同時，還在一定程度上改善了產品質量。但是，在實際運行過程中，數(shù)控機床也會出現(xiàn)各種故障，特別是變頻器故障的發(fā)生，不僅會影響到設備的正常運行，還會引發(fā)極為嚴重的后果，必須引起人們足夠的重視。因此，本文就數(shù)控機床變頻器故障的診斷與維修技術展開研究，希望為提高數(shù)控機床的運行效率提供一定借鑒。

關鍵詞：數(shù)控機床；變頻器故障；診斷；維修

近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及科技的進步，對產品質量的要求不斷提高，而數(shù)控機床的應用，在提高生產效率的同時，極大地提升了零件的精度，對于工業(yè)生產水平的提高起到了不可替代的作用。但是，我們也必須意識到，數(shù)控機床在應用中也會出現(xiàn)各種各樣的故障，進而影響到生產的正常進行，一旦出現(xiàn)故障，就要盡快采取針對性的處理措施，解決故障，恢復生產。而隨著計算機技術、電子技術的不斷進步，故障診斷技術也有了跨越式的發(fā)展，本文主要就數(shù)控機床變頻器故障的診斷與維修技術進行了研究。

1 、數(shù)控機床變頻器常見故障

1.1 開關電源損壞

一般來說，變頻器在應用中，最容易發(fā)生的故障就是開關電源損壞，其原因往往是由于相關負載出現(xiàn)了意外短路。在實際的運行過程中，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，較大概率是開關電源的輸出端出現(xiàn)了短路，應該盡快定位故障位置，查找故障原因。此外，當出現(xiàn)無顯示、控制端子無電壓等情況時，應考慮是否開關電源發(fā)生了損壞。

1.2 SC 故障

在目前的生產過程中，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：一是，IGBT 模塊出現(xiàn)了損傷；二是，驅動電路的運行不正常。實踐表明，電動機抖動、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，外部電路負載運行存在問題，如短路、堵轉等。另一種情況是，在長時間的運行后，驅動電路出現(xiàn)老化，使得相應的驅動波形失真，或是驅動電壓出現(xiàn)劇烈波動而造成 IGBT 損傷，并引發(fā) SC 故障的發(fā)生。

1.3 過熱故障

在設備運行過程中，過熱問題是比較常見的，特別是在復雜的環(huán)境下，更容易引發(fā)過熱故障，而當發(fā)生這類問題時，首先要做的是檢查確認風扇的運行是否正常。此外，對于超過30KW 的設備來說，在其內部也配備有一個風扇，對其的運行情況也要及時進行檢查。

1.4 欠壓故障

在設備運行時，一旦發(fā)生欠壓故障，首先就要檢測輸入電源是否正常，是否存在缺相，或是對整流電路進行檢查，確認是否存在故障，如果上述環(huán)節(jié)的運行都比較正常，則要對直流檢測電路進行檢查，確認是否存在故障。一般來說，對于不同等級、不同型號的設備，欠壓故障的出現(xiàn)有著不同的閾值，要針對性地予以判斷。

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，也應引起工作人員的足夠重視。首先，檢查電動機的接地是否正常；其次，檢查霍爾傳感器的接地是否正常，因為在運行過程中會受到所處環(huán)境的影響，工作點會發(fā)生不受控制的變化，進而引發(fā)接地故障。

2 、數(shù)控機床變頻器故障原因及預防措施

實踐證明，數(shù)控機床變頻器的運用，在生產過程中起到了非常重要的作用。而一旦發(fā)生故障，就會對設備的可靠性、穩(wěn)定性造成極為嚴重的影響。要想降低故障的發(fā)生概率，就要在日常工作中加強對相關部件的檢修與維護。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)控機床的安全可靠運行。

2.1 安裝環(huán)境的影響

變頻器作為一種電子器件，對運行環(huán)境有著一定的要求，比如劇烈振動會造成損傷；灰塵、水分的侵襲，會造成銹蝕，使得器件的接觸不良，可靠性下降；溫度的升高則會直接影響變頻器的運行，其本身的溫度就是持續(xù)升高的，如果所處環(huán)境內的溫度也是非常高的話，必然會影響其性能。對于上述問題，在變頻器的安裝過程中，要始終保持穩(wěn)定，盡可能避免振動的影響；工作環(huán)境要盡量保持干燥、清潔，避免粉塵對設備的侵蝕，并按照維修計劃定期清掃設備；對工作環(huán)境內的溫度也要加強控制，應根據(jù)需要安裝空調。

2.2 電源異常的影響

在長時間的運行后，電源線路會出現(xiàn)一定程度的老化，在運行中發(fā)生缺相、低電壓等問題，進而對變頻器的性能造成影響，甚至引發(fā)各類故障問題。對于上述問題，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行所需電壓。而對于那些停電后仍要繼續(xù)工作的設備，應加裝不間斷電源裝置，但在停電發(fā)生后，整流器中會出現(xiàn)過大電流，運行一段時間后會降低變頻器的可用壽命。

2.3 電磁感應的影響

在系統(tǒng)運行過程中，電磁感應的影響也是不容忽視的，它會引起設備的異常動作或停機，甚至造成變頻器的損壞。目前來說，一方面要盡可能增強設備本身抵御干擾的能力；另一方面，則要對外部產生的干擾源進行抑制，這在成本方面也是更可取的。此外，參數(shù)設置的不合理也會引發(fā)故障。要想確保變頻器的穩(wěn)定運行，除了盡量消除各類外部因素的影響，對于相關參數(shù)的設置也非常重要，參數(shù)的選擇存在異常，則無法滿足運行所需的條件，嚴重的還會造成設備的損壞，因此，在應用過程中必須按要求設定相應的參數(shù)。

3 、變頻器常見故障報警及典型故障案例分析

3.1 變頻器常見故障報警

為了有效確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，設置了一定的保護功能，并與故障檢測、維修密切相關，當發(fā)生故障問題時，可以借此分析故障原因。一是接地保護。在輸出電路、主軸內部等發(fā)生了短路時，能夠利用快速熔斷器斷開與電源的連接，進而起到必要的保護功能。二是過載保護。當系統(tǒng)負載超過限定值時，將啟動過載保護。三是速度偏差過大報警。在具體的運行過程中，當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)相應的報警，并實施保護。四是瞬時過電流報警。當由于短路等情況的發(fā)生，而使得系統(tǒng)內部出現(xiàn)過大的電流時，將發(fā)出相應的報警，并實施保護。

3.2 典型故障案例分析

案例 1：某數(shù)控機床在開機時發(fā)現(xiàn)，當進行換刀操作時，主軸也隨之發(fā)生轉動。

具體的檢查過程如下：通過對變頻器的仔細檢查，初步判斷故障的發(fā)生與線路有關。對主軸驅動器、刀架控制接線等進行檢查，確認在線路連接、控制上兩者是完全獨立，互不影響的。對屏蔽電纜的連接情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)其配置存在問題。處理措施為對屏蔽電纜進行重新布線，并檢查確認不存在其他問題，故障消除。

案例 2：某數(shù)控車床在運行過程中，變頻器發(fā)生過壓報警。

具體的檢查過程如下：對設備的運行情況進行認真仔細的觀察，特別是主軸啟動、制動的情況。根據(jù)觀察，初步判斷故障的發(fā)生與變頻器的加 / 減速時間設置存在一定關系。當上述參數(shù)設置不當時，如設置的時長太短，加 / 減速操作不能在要求的時間范圍內完成，就會引發(fā)過壓報警。處理措施為對相應的參數(shù)進行重新設置，故障消除。

4、結語

總的來說，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，科學技術取得了長足的進步，有效地促進了生產效率的提高，比如數(shù)控機床的廣泛應用，就極大地提高了工業(yè)生產水平，改善了產品的質量。但是，在實際生產中，數(shù)控機床常常會出現(xiàn)各種故障，進而影響到生產的正常進行。因此，本文就數(shù)控機床變頻器故障的診斷與維修技術進行了研究，要想進一步減少故障的發(fā)生，就要在日常工作中對設備進行定期的檢修與維護，并對典型故障進行深入分析，逐漸形成成熟、系統(tǒng)的處理預案，以為數(shù)控機床的穩(wěn)定運行提供必要的保障。

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