آیا می دانید تعمیر و نگهداری درایوهای فرکانس متغیر (VFD) چگونه است؟ انجام چنین کاری خیلی آسانتر از چیزی است که تصور می کنید. با ادغام چند مرحله ساده و منطقی در برنامه تعمیر و نگهداری پیشگیرانه، می توانید اطمینان حاصل کنید که درایوهای شما سالها عملکرد خوبی خواهند داشت. پیش از بررسی این مراحل، بیایید سریع VFD و نحوه عملکرد آن را بررسی کنیم.

یک مرور کلی

درایو فرکانس متغیر یا درایو ولتاژ متغیر / فرکانس متغیر، درایو AC ، درایو میکرو یا درایو اینورتر نوعی درایو موتور است که در سیستم های الکترومکانیکی برای کنترل سرعت موتور AC استفاده می شود و سرعت و گشتاور موتور را با تغییر فرکانس و ولتاژ ورودی موتور تنظیم می کند. این دستگاه ولتاژ و فرکانس ورودی AC را گرفته و آن را به ولتاژ و فرکانس متغیر خروجی AC تبدیل می کند. در VFD های بسیار کوچک ، یک قطعه تکی روی دستگاه تعبیه میشود که شامل مبدل و اینورتر هم هست.

مدارهای کنترلی، سوئیچینگ دستگاه های برق را تنظیم می کنند، معمولاً از طریق یک صفحه کنترل که در توالی مناسب، آتش زدن اجزای قدرت را انجام می‌دهد. ریزپردازنده یا پردازشگر سیگنال دیجیتالی (DSP) نیز تمام منطق و تصمیمات درونی را برآورده می کند.

از این توضیحات، می توانید VFD را دستگاهی در نظر بگیرید که اساساً برای خودش یک کامپیوتر و منبع تغذیه است. و همان موارد احتیاطی مربوط به ایمنی و تجهیزات برای رایانه و منبع تغذیه در اینجا اعمال می شود. الزامات نگهداری VFD به سه دسته اساسی تقسیم می شوند:

1- تمیز نگهداشتن

2- خشک نگه داشتن

3- محم کردن اتصالات

بیایید به هر یک از اینها نگاه کنیم.

1- تمیز نگهداشتن

بیشتر VFD ها از درجه حفاظت بدنه در دسته‌ی NEMA 1 (شامل دریچه های جانبی برای خنک سازی جریان هوا) یا دسته ی NEMA 12 (محفظه مهر و موم شده که به هیچ وجه اجازه ورود گرد و غبار را نمیدهد) قرار می گیرند. درایوهایی که در گروه NEMA 1 قرار می گیرند مستعد آلودگی گرد و غبار هستند. گرد و غبار موجود در سخت افزار VFD می تواند جریان هوای ورودی به دستگاه را کم کرده و در نتیجه عملکرد هیت سینک ها و فن های در حال کار را مختل می‌کند (عکس 1).

 

عکس 1 ، فنی که گرد و غبار را به درون محفظه درایو تزریق می کند

گرد و غبار روی یک دستگاه الکترونیکی می تواند باعث سوءعملکرد و یا حتی خرابی آن شود. گرد و غبار رطوبت را جذب می کند، که خود این رطوبت نیز در خرابی دستگاه سهیم است. پاشش دوره ای هوا از طریق فن هیت سینک اقدام PM خوبی است. تخلیه هوای فشرده به درون VFD ها در برخی از محیط ها گزینه مناسبی است اما هوای نیروگاه ها معمولا حاوی روغن و آب است. برای استفاده از هوای فشرده برای خنک سازی، باید از هوای فاقد روغن و خشک استفاده کنید وگرنه ممکن است منجر به صدمه ای جبران ناپذیر شود. که نیاز به یک منبع هوای پیشرفته ، اختصاصی و گران قیمت دارد. و هنوز هم خطر تولید بارهای الکترواستاتیک (ESD)  وجود خواهد داشت.

اسپری مولد غیر استاتیک یا خلا ESD معکوس می تواند باعث کاهش تجمع استاتیک شود. پلاستیک های معمولی مولد اصلی الکتریسیته ساکن هستند. مواد موجود در موارد خلاو فن های ESD یک پلاستیک خاص و غیراستاتیک است. این جاروبرقی ها و قوطی های هوای فشرده غیر ساکن تولید شده از طریق شرکت های متخصص در تجهیزات کنترل استاتیک در دسترس هستند.

2- خشک نگه داشتن

در عکس 2 می توانید ببینید چه اتفاقی برای یک تابلوی کنترل افتاده است که به طور دوره ای تحت تاثیر رطوبت قرار داشته است. در ابتدا، این VFD در یک منطقه تمیز و خشک از یک اتاق مکانیکی به دیوار نصب شده بود و مشکلی به لحاظ رطوبت نبود. با این حال، همانطور که غالباً اتفاق می افتد ، پیرایش و اصلاح سیستم مشکلاتی را به بار می آورد.

در این مثال، یک قسمت از ساختمان به یک دفع کننده‌رطوبت که نزدیک به اتاق مکانیک و تاسیسات باشد، نیاز داشت. چون فضای دیوار بالای VFD خالی بود، دستگاه دفع رطوبت اینجا نصب شد. متأسفانه، اینورتر از نوع NEMA1 (بدون دریچه های جانبی و مهرومومروی پوشش اش) بود. نتیجه‌ی روشن این بود که آب از دفع رطوبت به درون درایو می ریخت. در عرض شش ماه، VFD به اندازه کافی آب انباشته بود تا در مدار آن زنگ زدگی شدیدی ایجاد شود.

عکس 2 ، خوردگی بر روی تابلوهای ناشی از رطوبت

چگالش (میعان) چطور؟ برخی از تولیدکنندگان اینورتر نوعی "محافظت از میعان" را در نسخه های قبلی محصول قرار داده اند. وقتی جیوه به دمای زیر 32 درجه فارنهایت برسد، منطق نرم افزار اجازه نمی دهد که درایو به کارش ادامه دهد. این محافظت امروزه به ندرت برای VFD ها ارائه می شود. اگر VFD همه روزه و در تمام روز کار کند، گرمای تابشی طبیعی ناشی از هیت سینک باید از چگالش (میعان) جلوگیری کند. درصورتی که واحد در کار مداوم باشد، از یک محفظه NEMA 12 و یک هیتر کنترل شده با ترموستات استفاده کنید و اینها را در جایی که فشردگی و تراکم هوا هست بگذارید.

3- محکم کردن اتصالات

شاید این کار در نگاه اول ساده و پیش پا افتاده به نظر برسد، اما بررسی اتصالات مرحله ای است که بسیاری از افراد آن را از قلم می اندازند یا نادرست انجام اش می دهند - و این کار حتی در اتاق هایی که پاکیزه از گردوغبار هستند، نیز اعمال می شود. چرخه های گرمایی و ارتعاشات مکانیکی می توانند منجر به آسیب به اتصالات و غیراستاندارد کردن آنها شوند، همانطور که اقدامات استاندارد PM نیز چنین آسیب هایی ایجاد می کنند. عوض کردن پیچ ها ایده خوبی نیست و محکم کردن بیشتر اتصال از قبل، باعث هرز شدن اتصال می شود (به نوار کناری مراجعه کنید).

اتصالات بد در نهایت منجر به ایجاد قوس و جرقه در سیستم برق می شوند. قوس در ورودی اینورتر می تواند باعث ایجاد نوییز در خطاهای ولتاژ، پاکسازی فیوزهای ورودی یا آسیب به اجزای محافظتی شود. آرک زدن در خروجی VFD می تواند منجر به خطای بیش از حد جریان، یا حتی آسیب به اجزای قدرت شود. عکس های 3 و 4 توصیف دقیق تری از این موضوع را نشان میدهند.اتصالات شل در سیم کشی کنترل باعث عملکرد نامنظم می شود. به عنوان مثال ، یک سیم سیگنال شل مربوط به شروع / توقف اینورتر می تواند باعث توقف غیرقابل کنترل اینورتر یا درایو فرکانس متغیر شود. یک سیم مرجع سرعت شل می تواند باعث نوسان سرعت درایو و در نتیجه آسیب به دستگاه یا صدمه به پرسنل شود.

 

عکس 3، آرکینگ بدلیل کنتاکت های ورودی شل بسته شده

 

عکس 4 ، آرکینگ ناشی از کنتاکت های خروجی شل

Retorquing - کاری افتضاح

اگرچه "بازگشتاور کردن" به عنوان راهی برای بررسی محکم بودن در بسیاری از روش های PM معمول است، اما اصول مکانیکی پایه را نقض می کند و بیشتر از این که سود داشته باشد، آسیب می رساند. یک پیچ دارای حداکثر قدرت بستن در مقدار گشتاور مخصوص اندازه ، شکل و ترکیب آن است. بیش از آن مقدار گشتاور برای کاهش قدرت بستن آن پیچ با کاهش کشش و تغییر شکل آن ، باعث کاهش دائمی آن می شود. شل شدن و سپس ایجاد مجدد گشتاور هنوز کشش را کاهش می دهد ، که هنوز هم به معنای از دست دادن قدرت بستن است. انجام این کار در واشر قفل منجر به اتلاف 50٪ دائمی می شود. چه کاری باید انجام دهید؟ برای یادداشت دمای اتصالات گرم از دماسنج مادون قرمز استفاده کنید. گشتاور آنها را بررسی کنید. اگر آنها فقط شل کار کرده اند ، می توانید دوباره آنها را محکم کنید. توجه داشته باشید که کدام پیچ ها شل شده اند، و اطمینان حاصل کنید که در چرخه PM بعدی آنها، دوباره از دمای آنها با مادون قرمز یک بررسی داشته باشید. اگر دوباره شل شدند ، آنها را تعویض کنید. و درنهایت، "آزمون طناب کشی(tug test)" را فراموش نکنید. این آزمون مچالگی ها (crimps) و همچنین اتصالات پیچها را بررسی می کند. هرچند این کار را با درایو آنلاین انجام ندهید، وگرنه ممکن است اغتشاشاتی در دستگاه ایجاد شود.

مراحل اضافی

درهنگام وارسی مکانیکی ، از اجزای داخلی VFD غافل نشوید. فن های در حال گردش را از حیث نشانه هایی از خرابی یا حضور اشیا خارجی بررسی کنید - معمولاً خرابی ها با علائمی نظیر صدای غیرمعمول یا شافت های لرزان خود را نشان می دهند. خازن های باس DC را از نظر برآمدگی و نشت بررسی کنید. هر یک از اینها می تواند نشانه ای از استرس مولفه ها یا خطاهای الکتریکی باشد. عکس های 5 و 6 مشکلات تنش فن و خازن را نشان می دهد.

عکس 5 ، جسم خارجی در فن

هنگامی که اینورتر در حال کار است ، اندازه گیری ولتاژ را انجام دهید. نوسانات در اندازه گیری ولتاژ باس DC اندازه گیری شده، می تواند نشانگر تخریب خازن های باس DC باشد. یکی از عملکردهای خازن باس DC این است که به عنوان یک بخش فیلتر عمل کند (صاف کردن ولتاژ موج دار AC در باس). ولتاژ AC غیر عادی در باس DC نشانگر وجود مشکل در خازن این بخش است. اکثر تولید کنندگان اینورتر یک بلوک ترمینال ویژه برای این نوع اندازه گیری و همچنین اتصال مقاومت های ترمز دینامیکی در اینورتر تعبیه کرده اند. ولتاژ AC اندازه گیری شده بیشتر از 4VAC ممکن است نشان دهنده یک مشکل فیلتر خازن یا یک مشکل احتمالی در قسمت مبدل پل دیود (قبل از باس DC) باشد. اگر چنین سطح ولتاژی دارید ، قبل از اقدام بیشتر با سازنده VFD مشورت کنید. با VFD در شروع و با سرعت صفر ، باید ولتاژ خروجی 40VAC  فاز به فاز یا کمتر را بخوانید. اگر بیشتر از این را در دستگاه اندازه گیری قرائت می کنید، ممکن است نشتی ترانزیستور داشته باشید. در سرعت صفر ، اجزای قدرت نباید کار کنند. اگر میزان قرائت شما 60VAC یا بیشتر باشد ، آنگاه باید انتظار خرابی قطعه  را داشته باشید.

VFD های اضافی چطور؟ آنها را در یک محیط تمیز و خشک و بدون میعان نگهداری کنید. این واحد را در سیستم PM خود قرار دهید تا به یاد داشته باشید هر 6 ماه یکبار آن را تغذیه می کنید تا خازن های باس DC در بالاترین سطح عملکرد خود قرار گیرند. در غیر این صورت ، توانایی شارژ آنها به طور قابل توجهی کاهش می یابد. یک خازن تقریباً شبیه یک باتری است و لازم است خیلی زود پس از خرید به کار بیفتد درغیر اینصورت عمر آن کم خواهد شد.

 

 عکس 6 ، آسیب به خازن

دمای هیتسینک ها را به طور منظم کنترل کنید. بیشتر تولید کنندگان اینورتر با گنجاندن مستقیم مدار دماسنج در صفحه کلید یا صفحه نمایش، این کار را آسان می کنند. بررسی کنید که این بازخوانی کجاست و بررسی آن را بخشی از بررسی هفتگی یا ماهانه عملکرد اینورتر قرار دهید. رایانه لپ تاپ خود را بیرون ، پشت بام ساختمان یا در معرض تابش مستقیم آفتاب قرار نمی دهید، جایی که دما می تواند به 46 درجه سانتیگراد یا تا منفی 23 درجه فارنهایت برسد. اینورتر یا درایو فرکانس، که در اصل یک کامپیوتر با منبع تغذیه است ، به همان مقدار ملاحظه نیاز دارد. برخی از تولیدکنندگان اینورتر در تبلیغات خود عمر 200000 ساعت در حدود 23 سال را برای دستگاهشان(میانگین زمان های بین خرابی) (Mean Time Between Failures) تبلیغ می کنند. اگر اقدامات ساده فوق را دنبال کنید ، دستیابی به چنین عملکرد چشمگیری بسیار آسان خواهد بود.

منابع

نویسنده: دیو پولکا

برگرفته از سایتِ https://joliettech.com/services/drive-maintenance-preventive-maintenance-pm/how-to-maintain-a-variable-frequency-drive/

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

پیشنهاد موتور درایو برای دوستانی که به مبحث تعمیر و نگهداری اینورتر علاقه مند هستند مطالعه مقالات زیر است.

1- برنامه ریزی برای بازسازی درایو

2- عمر درایو فرکانس یا VFD چقدر است؟

3- اشتباهات متداول در بازسازی درایو فرکانس متغیر یا VFD

4- dV/dt - دیفرانسیل ولتاژ چیست و چرا باید مراقب آن بود؟

5- چرا باید مراقب هارمونیک در اینورتر VFD باشیم؟

6- روش نگهداری اینورتر و درایو فرکانس متغیر

7- چگونه تعمیر اینورتر (درایو) را انجام دادیم

8- نکاتی برای رفع عیب اینورتر

9- نحوه تست IGBT اینورتر

10- نگهداری مناسب درایو موتور

11- عیب یابی و تعمیر اینورتر

12- در هنگام راه اندازی درایو (VSD) چه چیزهایی را باید بررسی کرد؟