1 引言

    ZJ70DBS是全数字化交流变频电动钻机。驱动装置采用ABB的ACS800-107-1160/1740-7柜式逆变单元，每个逆变单元由2～3个R8i逆变模块并联组成；该装置采用RDCU-12C控制单元，包括1个电机控制RMIO板，1个光纤分配单元APBU-44CE（12CH），2～3个逆变模块AINT 板，1个刀熔控制器ASFC-01C，1个控制盘CDP-312R。图1为3^#泥浆泵逆变器控制简图。

2 故障及处理

2.1 熔断器第一次断

    拆卸钻机期间，司钻告知3^#泥浆泵最后使用时，不能启动。由于控制盘以逆变器供电时间而不是日期作为故障发生时间，如12H 49MIN 10S，因而未查到准确的故障代码；对3^#泥浆泵逆变器检查，发现2#逆变模块刀熔主开关用1000V/1000A直流熔断器断，更换。

2.2 电机辨识

由于更换3^#泥浆泵及电机，在泵就位、连接电缆、拆开联轴器后，对3^#泥浆泵电机作了静态、动态辨识，运转正常，辨识成功。在表层钻进时，3^#泥浆泵逆变器工作正常。

分析认为：熔断器第一次断不是逆变器故障所致，可能是电缆或电机等外部原因造成。

2.3 熔断器第二次断

钻进时，司钻告知3^#泥浆泵不能启动，控制盘报F2330 CUR UNBAL故障，硬件手册提示传动检测到几个并联逆变器模块逆变单元输出电流不平衡。转动手柄分闸，检查2#逆变模块直流熔断器断，更换。

分析认为：1000V/1000A直流熔断器断，是过流甚至短路所致。IGBT损坏或AGPS（门极驱动板）故障，会造成该逆变模块直流短路，初检，无异常；另外电机绕组间绝缘破坏会造成匝间短路，但该故障会造成3个模块而不是仅2#模块过流，检查电缆、电机绝缘，无异常，将电机联于2#泥浆泵逆变器，使用正常。

2.4 充电电阻断

    未联电机，单独用逆变器。转动手柄合闸，无二次合闸声，报F5410 INT CONFIG故障，提示PPCC连接中，系统应用程序识别的R8i逆变器模块数量和初始配置不符。

在直流母排与逆变单元间安装有刀熔开关OESL630/32D06及控制模块ASFC-01C（见图2），通过ASFC的检测和控制，可降低合闸时的冲击电流，从而保护逆变单元。

转动手柄合闸，操纵刀熔辅助开关1B-12B闭合，辅助触点83-84闭合，对ASFC供电230VAC。直流电通过辅助开关接入，对18个并联电解电容充电，每个充电回路中接入2个35Ω充电电阻限流。ASFC通过X1、X2、X3接入充电回路检测充电电流，AINT板将电容电压光纤通讯至ASFC、将逆变模块数光纤通讯至RMIO板。三者通讯并比较，当电流低于0.7A，电压高于额定80%，检测与应检测的充电模块数相符、检测逆变模块数与参数16.10定义传动并联R8i模块数相符，ASFC通过X5对OESL锁定线圈供电，控制刀熔主开关1A-12A闭合，辅助触点13-14闭合，对ASFC输入15VDC信号，反馈刀熔主开关闭合状态，并通讯至AINT 板、RMIO板；辅助触点21-22断开，避免锁定线圈长时通电烧毁。这个过程被称为“二次合闸”，直流电接入各R8i模块，准备就绪，变频器待启动。

    分析认为：既无“二次合闸”，则充电回路有故障。转动手柄分闸，检查线排X4Q1：1与1#模块直流接入端2A，X4Q1：2与1#模块直流接入端4A……，发现2#逆变模块R4充电电阻断。充电中，过流致R4断，2#逆变模块充电未完成，ASFC仅检测到2个逆变模块充电电流，与16.10定义数3及AINT检测到模块数3不符，因而ASFC未对OESL锁定线圈供电导致刀熔主开关无“二次合闸”。

2.5 熔断器第三次断

    由于现场急用3^#泥浆泵，但无新的充电电阻，因此决定降容运行，这是ACS800变频器的优点，可以更改设置、参数，使用部分逆变模块工作。将ASFC板上的开关S2转为DIS位，即取消2#逆变模块的充电监控；参数16.10并联R8i数量改为2；参数20.04电机最大电流改为80%；未抽出2#逆变模块。转动手柄合闸，片刻后，“砰”一声异响；转动手柄分闸，检查发现2#逆变模块直流熔断器第三次断。

分析认为：经降容设置后，充电回路工作正常，有“二次合闸”。但逆变模块未抽出，合闸则通电，一方面与2.3熔断器第二次断类似，通电就过流或短路；另一方面，2# 逆变模块电容未充电，合闸则直流电源对电容直接充电，无电阻限流，回路中很大的冲击电压、电流，考虑到有明显异响，有可能电容被击穿、爆炸，熔断器因短路过流断，检查电容，多个电容鼓包，另有电容击穿。

2.6 逆变器无使能

    拆除损坏直流熔断器，类似隔离2#逆变模块，转动手柄合闸，有二次合闸，司钻在HMI上不能启动电机，变频器无输出电流，报F2330 CUR UNBAL故障。

经测试：类似2.5中，S2转为DIS位，AINT检测逆变模块数为3，参数16.10设置逆变模块数为2，2#逆变模块AINT 板、RMIO板、控制盘间通讯比较后，设定无效，自动变为3。根据2.4中的条件，该工况下能二次合闸，但系统判断ASFC检测到的充电模块数为2，AINT检测模块数为3，两者不符，不能启动。可采用不装熔断器并拔出光纤或移出逆变模块方式，由于3个逆变模块输出并接，2#逆变模块输出端会带电，最终采取移出逆变模块方式，ASFC检测、AINT检测、控制盘设定数均为2，3^#泥浆泵逆变器使用正常。

3 小结

 试油期间，适逢雨季，3^#泥浆泵逆变器长时停用，未定期合闸充电，直流电解电容绝缘性、容量、耐压值降低。运行时，2#逆变模块多个电容漏电电流偏大，导致直流熔断器长时过流，造成熔断器第一、第二次烧断；同样的原因，合闸充电时，过流烧R4充电电阻；降容运行时，直流电源直接对电容充电，过大的冲击电压直接击穿已受损电容，短路过流造成熔断器第三次烧断。

ACS800变频器模块故障，除更改相关设置外，应移出故障模块；变频器长时停用，2年内，可每年直接合闸激活电容；超过2年，外接直流电源装置激活电容，祥见ABB相关规定。就上述故障而言，应在较短时间周期，检查电容并对电容充放电，减少电容故障。

参考文献

[1]ACS800固件手册.系统控制程序7.x[J].北京:ABB电气传动有限公司.

[2]杨利峰,高宇恩等.刀熔控制单元ASFC在ACS800传动中的应用[J].电气自动化,2013,01:14-16.

作者简介

黄冰 （1976—） 工程师 研究方向为机械、顶驱、电气技术