提高ACS800系列变频器风机使用寿命的开发与应用

张慧

摘 要：山钢股份有限公司莱芜分公司宽厚板生产线主线有ACS800传动装置LSUO至LSU18共19套传动装置，主要负责产线电机传动设备的变频控制。其中变频器共装配逆变风机630台，由于风机为变频器配套装置，设计精密，密封性强，一直以来由原始厂家瑞典ABB公司提供专用变频器风机备件，单台风机备件费用就高达12000元。近年来随着产线变频器风机在线运行时间的增长，故障率不断增高，由于风机主要用于变频器长时间运行的散热，对变频器正常运行起至关重要的作用。一旦风机损坏，极易造成变频器过热损坏，影响产线正常生产轧制节奏。

关键词：ACS800传动装置;变频器;风机

一、现状分析

上图为2017年风机故障数据及因风机故障引起的停机时间统计分析，每次风机故障带来的备件更换、设备停机、变频器主机损坏等均造成较长的设备停机时间和昂贵的备件替换费用。

经攻关项目小组研究讨论，本次改善的目的如下：

（1）降低因风机损坏带来的昂贵备件替换维修费用。

（2）降低风机故障损坏率。

综上得出本次攻关改善目标为：提高产线ACS800系列变频器风机使用寿命。

运用鱼骨图分析问题原因如下：

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确定原因：

主因：（1） 风机内部控制电路板损坏。由于风机由变频器内部驱动板和电源板供电，变频器长时间运行及频繁起停导致风机及其驱动板、电源板损坏较多，极易造成风机故障。

（2）风机本体硬件损坏。大部分風机由于长时间运行导致风机密封内部两端轴承磨损损坏严重，而电机本身线圈损坏几率较小。

（3）传动监控软件DRIVEWINDOW风机故障报警被激活，变频器被迫停止运行。由于宽厚板产线于10年投产运行，产线800系列传动变频器大部分风机上线运行累计均超过5万小时激发传动内部计数器报警fan on time（超过累计运行时间，更换风机）。

二、对策制定及实施

根据确定的主因，有针对性地逐项进行改善。

（1）风机内部控制电路板损坏——对策：产线800系列变频器风机工频改造。由于此前此类变频器风机厂家设计为变频运行，由变频器内部检测现场运行温度，发出变频运行指令，控制风机运行速度。根据现场实际环境，变频器风机基本都处在最高频率50HZ运转，无需变频控制。采取工频改造后，可杜绝因风机变频控制驱动板、电源板损坏带来的风机故障停机。

（2）风机本体硬件损坏——对策：故障风机轴承国产化替代修复。通过前期对线上损坏电机拆解研究，大部分风机损坏部位集中在轴承两端，由于长时间运行导致风机密封内部两端轴承磨损损坏严重，而电机本身线圈损坏几率较小，因此制作专用工具对风机轴承进行国产化替代修复，避免风机损坏整体更换备件局面的发生。

（3）变频器内部报警——对策：变频器参数优化。针对产线变频器风机多数累积运行时间超过4万小时，达到变频器默认运行极限时间，诱发变频器装置报“FAN ON-TIME更换风机”告警提示，对变频器参数1.44设置，重置风机运行时间。

三、绩效评价

经过产线800系列变频器风机工频改造后电源板及驱动板可节约不用，节省备件费用。电源板及驱动板预计每年可节省损坏替换费用60余万，同时改造后风机故障排查时间大大降低，更换风机时间大大降低，从而大幅度减少停机时间。

通过对故障风机轴承的国产化替代修复和变频器阐述优化，可实现故障风机的再度修复利用。2017年上半年风机故障次数统计如下图所示：