怎样维修vacon伟肯nxs/p大功率变频器？

• 作者: 王工
• 来源: 广州郡控
• 日期: 2020-01-13
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1、一切的从容都是从焦虑中熬过来的
都说2019年生意不好，我们干工控维修的属于服务行业，企业效益不好，我们的日子也不好混。但市场终究还在那里，年底一清账，哈哈，和前年差不多。但2019年波动起伏较大，饥一个月饱一个月的，由于我是小公司，附带轻责任小，压力不大。
老婆笑称我提早进入半退休状态，我说干我们这行的就是苦行僧，天涯无穷旅：闲时敲敲木鱼化化缘，忙时点点香火诵诵经。
安慰安慰内人可以，压力当然是有的，干我们这行，不可能什么都钻研一通，什么都懂，但必须确定自己的强项，再在这个领域下功夫。个人专长是驱动（和电机转起来有关的东东），兼长一些仪器仪表维修，这就够了，一辈子也学不完了。目前市场上，工控产品做得好点的都是涉外品牌！不服不行。说明书，用户手册这些资料，逻辑关系太强，不花点时间琢磨，是理解不了的。至于维修经验，这个就别指望别人了，老老实实的自己做好笔记，江湖上那些维修大神谁不守口如瓶，人家可不想你动了他的奶酪。这些就是打基础，时间是公平的。真的业务来了，做到沉着冷静心中有数。不要修个机子，用估计法去收钱。（当然也有无法试机的）。

 

1. 什么是岸电系统

广东的十月是一年中最舒服的日子，秋高气爽，云淡风轻。过完国庆节，业务真的寡淡，正好把时间抽出来装修了房子，忙得一塌糊涂。微信，设置成消息不打扰模式，很多朋友会在微信上咨询问题，问东问西。我呢，忙时统统不管，闲时一一解答。微信只是一个窗口，真正可以成交的人，是不会吝啬到打个电话的！
十一月初，珠三角一个客户打电话，问修不修vacon驱动？vacon就是芬兰瓦萨嘛，在中国苏州生产后取了个中国名，叫伟肯。图片发过来一看，大家伙，九百多安！登时来了兴趣。一番沟通下来，弄明白这东西原来不是驱动变频器，而是一个岸电系统。岸电我还是有点了解的！什么是岸电，这东西港口用得较多，属于特殊逆变供电设备。就是把我国的380v动力电源，通过逆变器，改变电压和频率（440v/60hz），给在岸的船舶供电。用岸电供电，一来可以节省船舶使用成本，二来环保，减少发电机组的废气排放。岸电生产商，我国最有名的品牌是安利。此安利非搞传销的彼安利，大家可以百度。
而安利的核心供货商就是芬兰Vacon和美国的伊顿eaton。根据我的维修经验，伊顿的驱动产品其实更多是瓦萨代工的。说白了，两个品牌其实就是同一种硬件产品。Vacon的东西不错，之所以国人对他态度不好的原因，主要是售后服务这一块。Vacon，这个北欧品牌其实很牛的，在船用设备这块，市场份额很高（每个产品，进场时间重要，经验和技术也很重要，打个比方：船用小型发动机，你马上就会想到雅马哈这个品牌）。和他合作的都是世界级工控大牛：eaton伊顿、AllenBradley-Rockwell罗克韦尔、Konecranes科尼起重等等。
岸电价格不菲，这东西属于专用设备。岸电电源和变频器的区别其实不大，都是变频变压输出，外国人统称逆变器。这东西的用途首要标准，是输出电压和频率稳定，输出波形干净，标准的正弦波。我们所熟悉的变频器，是不能直接作为电源供应的。除了载波的问题，电源启动或卸载时，大开大合的电流波动，变频器就胜任不了，所以岸电同样有核心技术的。岸电的逆变电源有两个特点：一是载波频率。二是输出的LC滤波电路。要完全过滤杂波，输出频率，载波，和LC电路，就要经过精确的计算，以保证输出滤波器能发挥最大的作用，得到干净的三相正弦波电源。
客户是国企，派头挺大，手续繁杂。这么多年我也没少和这类企业打交道，他们目标清晰明确，非常注重对方的资质和合同。
于是上门看设备评估报价，预订协议，双方谈得都挺愉快。但讨论到具体是上门维修还是拉回来维修时，意见出现分歧：我坚决拉回公司维修，对方要我上岛服务。我的理由是：拉回来维修可以彻底检测和维护保养，当然也为了好先收款。对方的理由是：目测只是主机问题，辅机绝对没有问题。我深入得知，此机已经有两拨人修过，都是上电正常，开机就炸模块，情况绝对没那么简单，不给我拉回公司维修，我就放弃。
要知道你去一个场地做芯片级维修，即使准备得再充分，到时候同样要什么没什么！在这样的条件下，修不好，时间成本统统浪费，你连钻地缝的机会都没有。
最后厂里领导出面，同意让我拉回公司维修，时间一个礼拜。

 
3、曲折的维修过程
机子以前炸过，还经历了两拨同行，这难度肯定不小。但报价不菲，用户替代困难。
Vacon的机子，特别是并联输出的机子，很多人对他敬而远之，其实我不怵，我修过不少nxs型号的变频器，而这个逆变器硬件就是nxs电路。Vacon NXS系列机子，是瓦萨的高端产品，貌似复杂，只因为采用了多级光纤传输设计：将主控板；处理板+电源；驱动+电源分段设计的！但这个驱动是出了名的复杂，即：集成了开关电源，并联驱动电路，还有各种检测电路。光一个IGBT电流检测，就够研究上一整天了。比较龟毛的是，电流互感器还封装在IGBT里面，采用插针和驱动板压接组合，要在桌面测试，需要做工具，非常麻烦。
但我以前测绘过图纸，可以按图索骥。
380V供电的变频器，经过我手里维修过的，最大，也就630kw（更大的是供电源是690v或更高等级的电压），且需要并联输出。外国品牌的并联，并不是国产变频器的加模块技术！国外品牌的并联技术，是两台或三台设备并联，有主板的那个叫power1，即主机，另一台软件是pwoer2，即从机。从机同样带处理板，光纤，和驱动板，完全独立。你把主板装辅机上，也同样可以用。这样的并联组合优势明显，灵活方便。但对软件的要求，硬件的响应要求很高，处理运算需要完全同步！输出同频同相！！稍有差异，直接炸模块！
以前，我就曾经在上电的时候去插拔辅机光纤，再次启动，炸模块的声响地动山摇，至今我心里还有阴影。后来得出的分析结论，也是从厂家发布的参考资料中得出的。原因是通讯变了，造成信号处理有时间差异，不并联没事。所以说同志们，单机随便玩，并联设备，特别是同相并联的大功率变频器，做并联前，一定要先确定好，再按输出启动键。错一步，学费真的过万！
维修的过程如下：主机炸了模块是真的，左右都乌漆墨黑了。炸了模块，驱动板自然也好不了，nxs的维修难点不在驱动板上，而是压在IGBT模块上的那张检测板上。这个板集成了电流检测、温度检测、输出短路检测等功能。最让人头疼的是电流检测电路板，元件参数仪器级要求。这是个封装在IGBT内部的感应线圈，通过竖板把电流放大，放大电压在通过反相的次级线圈构成环路，在电路板上，有五个接触点（实际用了四个），中间加上一个限流阈值的电路（这个就是功率设置），原理同霍尔元件的限流电路。这个电路性能稳定，检测灵敏高且误差很小。
Vacon这个牌子，喜欢设计复杂的并联电路，这可能是一个公司的特点传承。论通用方面，不如abb方便。并联电路有一个要求就是，器件参数必须一致，换句话说就是，十二个桥臂输出必须完全一样。如果器件参数出现偏差，输出电流将成倍放大，重载的时候，照样烧模块。
所以说大功率并联驱动单元，别想当然就换个模块上去，一定注意模块的参数指标。
这台逆变，除了模块更换原装同型号外。两边的检测板上的pcb都炸飞了，这个也必须更换。进一步检测发现驱动也是坏的，这个直接维修，做绝缘漆，可以做到看不出来维修的痕迹。我的经验是：进口品牌，坏一个地方，倒推三步检测，一般都能彻底排除故障。进一步检测驱动板上的检测电路，又发现了问题，v相输出的驱动e极，有个兆欧级电阻已经开路。这个电阻是干什么的呢？非常重要！属于矢量输出取样电阻，桥臂每导通一次，都会产生一个高电平脉冲，经运算反馈给控制单元，进行输出相位、电压比较，没有这个信号，直接报输出短路故障。大功率维修，在自己都没有确定之前，我一般不直接加电到IGBT模组上。
维修很费脑筋，特别考验一个人的耐性。我公司环境不错，累了，出去公园走几圈，捋一下思路，回来再维修。这样花了一天，桌面上测试触发，检测通路都走通了，就直接装机上电，显示正常了，静态测试正常！先老化一下，研究了一下参数，然后将参数拷贝了起来。
传说中的启动炸机，让我心里也有点忐忑不安（怕程序问题），想想也不至于那么邪乎吧？逆变器嘛，通路走通了，一般不会无缘无故的炸机，按下启动键，嗡的一声，逆变器输出了！假负载的电灯泡在一点一点的变亮，没有炸机！
哈，看来没那么玄乎！
等等，我好像还忘记了什么？对了，主机和辅机没有并联，万一是主机和辅机相位不同步呢，不同样也炸模块。这个还不简单，两台双踪示波器上场，将u/v/w相循环一遍，得出结论可以联机。联机，一切正常！找一台大功率马达接上去，分则个并联单元电流，和系统的监控比对，偏差很小，初步判断输出正常。
接下来就是老化，老化过程中我发现一个问题，电机22kw时，我切换到25a进行空开上，偶尔会跳闸，时间不定。切换到32a的供电空开上又可以。跳闸后上电开机又可以继续运行。
跳空开！瞬间肯定有过流，卸掉电机，居然也跳。肯定还有问题！主机还是辅机？
冷静下来分析一下，觉得还是主机，跳空气开关不炸模块。检查重点放在进线滤波和直流部分，再拆下来检查，卸掉进线滤波电容。故障依旧；检查整流电路，三相输入平衡；进线整流耐压，个个2000v以上，当检测母线电容时，又发现一个失效电容。一番折腾后重新装机，顺便更换了进线滤波电容，上电，居然不跳闸了。
难道，几个零点几微法的电容漏电了，耐压表打了也没问题啊？
时间到了第四天，用户打电话催促了。晚上运行了一个晚上电机，还是没有问题出来，便拍了视频，告诉对方我按时装机，可以付款了。对方很爽快，50%款项马上到账。双方约定，现场开机成功，离岛前结清余款。
 

4、意料之外的返工
岸电系统，装机其实很麻烦，狭小的空间里要把两个几百斤重的大家伙挂在那个配电板上，难度系数是普通场地的几倍。现场电工单位不配合，你是绝对装不上去的。拉去现场，现场外协单位的兄弟很给力，安装非常的顺利。配电时，同样32a的空开会跳闸，最后直接干到160a空开上，成功上电启动，现场测试，输出正常。由于岸电系统的输出不是随时可以连接的，当天无法带载。对方履行了协议，下岛之前，付款80%，余款试机一个礼拜后结清。
本来以为就这样收官了。但第三天清晨。很早，厂里的设备主管就打来电话，说电源上电就炸了！对方很着急，这种事以前同样遇到过，收了人家钱，自然要负责到底。我首先表明：有问题算我的。再和他冷静了解现场的情况。他说，除了移机，接线，一切都没动过。上电就听到了炸机的声音，但没跳闸。我让他先看一下现场：模块炸了没？是主机还是辅机？他说，他看了，辅机发现了母排有短路的现象，主机暂时没看出问题。
设备主管气呼呼的说，当时不让你带走辅机，但是你硬拉回去了，辅机问题一样得算你的！
维修没问题，但这说法，并联设备我不拉辅机怎么试机？运行不起来，我那有底气让甲方付款？不过不管怎么说，问题是真的出现了，人家用不起来。现在也不是扯这些的时候。真本事是到现场把设备运行起来。
我决定立即驱车去现场。
现场检测，辅机看着很严重，右侧母线电容4个炸裂，黑色的炸点把驱动板熏得黑乎乎的。现场辅机和主机的距离很近，无法在线进一步检测，需要卸下来检测。设备主管对系统是个内行（对元件级就不熟悉），让我不爽的是，他干涉太多。认为我换过他辅机的模块，这点气得我想当场走人！真是君子坦荡荡……让我维修辅机没问题，但我不接受这样的理由。其现场要求你这个不能动，那个应该怎么检测。起先我没想和他发生不愉快，最后实在忍无可忍，直接发飙：要吗你自己搞定，我退款走人。要吗你只问结果不问过程。按合同，辅机材料我是必须收费的，要吗你提供配件。最后他让步，让我去仓库挑报废的设备组装一台。
做工控维修，大型设备维修，合同有合同的好处，大家有约在先。
为什么在公司试机可以，现场也试机也OK，但供电的时候就出现这样的尴尬局面呢？经过分析，原来现场进线变压器是升了压的，进线ac380v，出线侧电压高达ac565v。系统监测显示，母线浮点直流电压高达811v。这个电压吓了我一跳，要知道vacon逆变器上用的电解电容是瑞典rifa品牌，耐压标准值是420v。两个电容串联的耐压值，也就840v。800+的母线电压，真的在极限值边缘游走啊！有些电容早就放炮了。程序既然还没报警，证明这个电压还在程序允许范围内。以前这台设备也一直这样用，应该没问题。
我后来分析，觉得第一次跳25a空开时，辅机问题就已经埋下了伏笔。但当时联机正常，就没有去仔细推敲，辅机有故障的可能性。当然，出了炸电容的情况，主机自然也要重新检查的。经检查，还真有一组（两个）电容裂开了，电解液都出来了。赶紧更换了。
那晚我一个人留下来加班。客户仓库里的设备，都是缺胳膊少腿的，灰尘厚得可以再上面写字。配型号，清洁，检测，装机。因为没有电动工具，拧螺丝直接把手搞起两个血泡。值班室的兄弟很给力，一会找来直流矿灯，一会送来矿泉水。我直接干到临晨一点，终于组装出一台辅机，上电测试，通路正常后，忐忑而疲倦的就睡着了。
第二天装完机，已经下午5点多了。反复启动了几次，没有问题，当天是无法带载测试了。给当班的负责人交代好，让他们放心试机，便匆匆下岛了。因为公司里，中铁建公司的盾构机刀盘驱动变频器，罢工了三台，无法作业。盾构机刀盘变频器一共八台，设备组长说，如果六台正常，照样可以施工。但一下坏了三台，就要面临停工的危险。现场一天几个电话，等我救急呢！
半个月后，甲方领导人打来电话。谢谢王工。设备运行平稳正常，现在把余款付给你。至此，这个大功率，高风险的设备维修过程结束。




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