门机旋转机构变频驱动失速问题分析与对策

王志军　葛晓鹏（烟台港股份公司矿石码头分公司，山东　烟台　264000）



门机旋转机构变频驱动失速问题分析与对策

王志军葛晓鹏
（烟台港股份公司矿石码头分公司，山东烟台264000）

摘要：门机旋转机构变频驱动的失速问题，是低频次的偶发故障，故障概率一般每运行200h出现一次。该类型故障虽属偶发故障，但是极其危险。发生时，司机通过主令操作手柄给定的驱动指令无车响应，出现短时失控，门机处在惯性作用下的自由滑行。出现旋转驱动失速问题后，大多数情况司机可以紧急应对处理，一方面脚踏制动紧急停车，一方面通过主令控制台设置的急停、故障复位把故障解除，部分需要工程技术人员解除故障。

关键词：变频驱动；失速；对策

1 前言

在目前的市场上，机旋转机构变频驱动的失速问题时常困扰着商家和购买客户。本文着重讨论了造成这一现象的几种问题，并提出了一些相应对策。

2 门机旋转机构变频驱动失速问题存在的原因及解决办法

门机旋转机构变频驱动失速问题不管在开环控制还是在闭环控制中都有出现，但是闭环控制出现的故障概率要比开环控制低。无论是在开环控制还是闭环控制，旋转驱动的失速一般有两种情况：第一种情况是发生在运行过程中的失速，第二种情况是发生在制动过程中的失速。以下将分别对两种情况作出分析：

2.1 运行过程中的失速

在运行过程中出现失速时，检测出来的故障代码常见有OS和DEV两种：

（1）OS含义：过速即设定值（F1-08）以上的速度且持续时间超过规定时间（F1-09）。

有以下几种情况会导致过速：

①发生了超调/欠调；

②指令速度过高；

③F1-08、F1-09 的设定值不当。

针对以上出现的情况，分别对应做以下几种修改方式：

①当发生超调或者欠调现象时，调整增益的值来满足要求；

②当出现指令速度过高时，重新设定指令回路及指令增益；

③F1-08、F1-09 的设定值不当时，重新设定F1-08以及F1-09的设定值来满足要求；

（2）DEV含义：速度偏差大即设定值（F1-10）以上的速度偏差且持续时间超过规定时间（F1-11）。

有以下几种情况会导致速度偏差大：

①负载过大；

②加减速时间过短；

③负载为锁定状态；

④F1-10、F1-11 的设定不当；

⑤电机处于制动状态；

⑥编码器故障。

针对以上出现的情况，分别对应做以下几种修改方式：

①当负载过大时，我们需要做的就是减轻负载；

②当加减速时间过短时，我们需要适当地增加加减速的时间以满足要求；

③当负载为锁定状态时，我们需要检查机械系统是否处于正常状态；

④当F1-10、F1-11 的设定不当时，我们需要检查变频驱动器的F1-10、F1-11的设定是否满足要求；

⑤当电机处于制动状态时，我们需要确认制动器（电机）是否处于“打开”状态；

⑥当编码器出现故障时，首先要确认编码器与电机的连接状态，然后再检查编码器的反馈值来确认编码器是否已经损坏。

2.2 制动过程中的失速故障

在制动过程中失速故障的代码大多数看似与“速度”无关，比如OV（过电压）、BB（基极封锁）、BUS（驱动通讯指令断开），但是实际上还是间接影响速度。研究制动过程中的失速，首先看变频驱动的停止方法。选择停止方法b1-03有4种方式：

0：减速停止

1：自由运行停止

2：全域直流制动（DB）停止

3：带计时功能的自由运行停止

我们一般选择b1-03＝0，操作上，司机主令回零后，驱动上立即转为能耗制动，实现平稳停车。有的港口选用b1-03＝1，即司机主令回零后，驱动系统停止一切输出，旋转机构这时处于自由滑行至停止状态。综合评估运行性能，港口业界大多选择b1-03＝0。

2.3 故障代码及对策

2.3.1 OV（过电压）

我们通过U3参数组，可以查出变频器历史故障记录。司机反馈信息如果是制动过程中的失速，这种情况下，变频器历史故障记录OV（过电压）居多。减速过程为何会出现过电压？我们知道，减速开始后，变频器对电机的电源输出频率从50Hz迅速衰减至0Hz，电机由电动状态转为能耗制动，也可以把这时电机的状态理解为发电状态，旋转机械动能通过电机——变频器——制动单元——制动电阻进行消耗释放。变频器这时检测到的电压，实际上就是电机发电状态的电压情况。对策：变频器制动过程中的过电压故障检出，大多与减速时间C1-02的设置有关。门机旋转机构变频驱动早期的参数选择一般是6s，即在6s内完成减速停止。但由于过电压的频率过高，目前该数据修正为8s～11s。对于门机旋转机构，多年来港口业界一直在探索最佳的加减速时间。我们的经验值，一般在16t门机及以下，加速6s，减速8s；40t门机，加速9s，减速10s。

2.3.2 BB（基极封锁）、BUS（驱动通讯指令断开）

在日常的设备维护保障工作中，经常有司机反映在主令操作回零，同时踩下旋转机构的脚踏制动踏板时，会有突然升速现象的发生。下面我们通过分析司机操作过程，找到解决办法。司机主令回零，驱动系统自动进入电气制动状态，前面我们分析过，单靠电气制动是可以实现平稳制动停车的。生产中，操作人员往往再加上机械制动，通过双重的制动，实现平稳快速停车，以提高生产效率，系统设计允许，属于正常操作。双重的制动为何会产生升速问题呢？我们知道，旋转机构制动时，机械动能拖动电机，来自电机的再生能量会对变频器形成冲击。为了保护旋转机构制动过程中变频器的安全，在司机旋转脚踏制动踏板临近终点位置设置有基极封锁信号行程开关，这是问题的关键。发生这种情况后，应对基极封锁信号行程开关位置、机械制动片磨损情况、制动总泵、分泵、液压管线等进行全面检查，以确保开关可靠性、准确性以及机械制动器的技术性能。

结语

通过本次研究，我大致了解了机旋转机构变频驱动失速问题的几个原因，也参与了寻找对策的过程。在日后的使用中，我会密切关注，随时解决这些问题并探究发现的新问题。

参考文献

[1]刘竞成.交流调速系统[M].上海：上海交大出版社.

中图分类号：TM921

文献标识码：A