9.2.1 變頻器維護(hù)保養(yǎng)周期標(biāo)準(zhǔn)
隨著工廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，變頻器日益成為重要的驅(qū)動(dòng)和控制設(shè)備，因此保障變頻器可靠運(yùn)行也成為設(shè)備保養(yǎng)、降低故障停機(jī)時(shí)間的重要議題。要確保變頻器可靠連續(xù)地運(yùn)行，關(guān)鍵在于日常維護(hù)保養(yǎng)。根據(jù)日本電動(dòng)機(jī)工業(yè)會的推薦，通用變頻器的保養(yǎng)項(xiàng)目與定期檢查的周期標(biāo)準(zhǔn)如表9-1所示。從表9-1中可以看出，除日常的檢查外，所推薦的檢查周期一般為1年。在眾多的檢查項(xiàng)目中，重點(diǎn)要檢查的是主回路的平波電容器、邏輯控制回路、電源回路、逆變回路中的電解電容器、冷卻系統(tǒng)中的風(fēng)扇等。除主回路的電容器外，其他電容器的測定比較困難，因此主要以外觀變化和運(yùn)行時(shí)間為判斷的基準(zhǔn)。
表9-1 通用變頻器維護(hù)保養(yǎng)周期標(biāo)準(zhǔn)
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檢查部位 |
檢查項(xiàng)目 |
檢查事項(xiàng) |
檢查周期 |
備注 |
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日常 |
定期 |
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1年 |
2年 |
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整機(jī) |
周圍環(huán)境 |
確認(rèn)周圍溫度、濕度、塵埃、有毒氣體、油霧等 |
√ |
如有積塵應(yīng)用壓縮空氣清掃并考慮改善安裝環(huán)境 |
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整機(jī)裝置 |
是否有異常震動(dòng)、異常聲音 |
√ |
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電源電壓 |
主回路電壓、控制電壓是否正常 |
√ |
測量各相線電壓，不平衡應(yīng)在3%以內(nèi) |
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主回路 |
整體 |
用兆歐表檢查主回路端子與接地端子間電阻 |
√ |
與接地端子之間的電阻應(yīng)在5MΩ |
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各個(gè)接線端子有無松動(dòng) |
√ |
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各個(gè)零件有無過熱的跡象 |
√ |
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清掃 |
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連接導(dǎo)體、電線 |
導(dǎo)體有無歪倒 |
√ |
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電線表皮有無破損、劣化、裂縫、變色等 |
√ |
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變壓器、電抗器 |
有無異臭、異常嗡嗡聲 |
√ |
√ |
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端子盒 |
有無損傷 |
√ |
如有銹蝕應(yīng)考慮減少濕度 |
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平滑電容器 |
有無漏液 |
√ |
有異常時(shí)及時(shí)更換新件，一般壽命為5年 |
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安全閥是否突出、膨脹 |
√ |
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測定靜電容容量和絕緣電阻 |
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靜電容容量應(yīng)在額定值的80%以上，電容器端子與接地端子的絕絕電阻不少于5MΩ |
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繼電器、接觸器 |
動(dòng)作時(shí)有無嘶嘶聲 |
√ |
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計(jì)時(shí)器的動(dòng)作時(shí)間是否正確 |
√ |
有異常時(shí)及時(shí)更換新件 |
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接點(diǎn)是否粗糙接觸不良 |
√ |
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制動(dòng)電阻 |
電阻的絕緣是否損壞 |
√ |
有異常時(shí)及時(shí)更換新件 |
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有無斷線 |
√ |
阻值變化超過10%時(shí)應(yīng)更換 |
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邏輯控制、電源、逆變驅(qū)動(dòng)與保護(hù)回路 |
動(dòng)作確認(rèn) |
變頻器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，各相輸出電壓是否平衡 |
√ |
各相之間的差值應(yīng)在2%以內(nèi) |
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作回路保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)，判斷保護(hù)回路是否異常 |
√ |
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零 |
全體 |
有無異臭、變色 |
√ |
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有無明顯生銹 |
√ |
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鋁電解電容器 |
有無漏液、變形現(xiàn)象 |
如電容器頂部有凸起，體部中間有膨脹現(xiàn)象應(yīng)更換新板，一般壽命期為5年 |
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冷卻系統(tǒng) |
冷卻風(fēng)扇 |
有無異常震動(dòng)、異常聲音 |
√
√ |
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有異常時(shí)及時(shí)更換新件，一般使用2～3年應(yīng)考慮更換 |
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顯示 |
顯示 |
顯示是否缺損或變淡 |
√ |
顯示異�；蜃儼禃r(shí)更換新板 |
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清掃 |
√ |
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外接表 |
指示值是否正常 |
√ |
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變頻器在實(shí)際應(yīng)用中，變頻器受周圍的溫度、濕度、震動(dòng)、粉塵、腐蝕性氣體等環(huán)境條件的影響，其性能會有一些變化。如使用合理、維護(hù)得當(dāng)，則能延長使用壽命，并減少因突然故障造成的生產(chǎn)損失。如果使用不當(dāng)，維護(hù)保養(yǎng)工作跟不上去，就會出現(xiàn)運(yùn)行故障，導(dǎo)致變頻器不能正常工作，甚至造成變頻器過早損壞，而影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。因此日常維護(hù)與定期檢查是必不可少的。
在變頻器運(yùn)行過程中，可以從設(shè)備外部目視檢查運(yùn)行狀況有無異常，可以通過鍵盤面板轉(zhuǎn)換鍵查閱變頻器的運(yùn)行參數(shù)，如輸出電壓、輸出電流、輸出轉(zhuǎn)矩、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等，掌握變頻器日常運(yùn)行值的范圍，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)變頻器及電動(dòng)機(jī)問題。此外，還要注意以下幾點(diǎn)：
①設(shè)專人定期對變頻器進(jìn)行清掃、吹灰，保持變頻器內(nèi)部的清潔及風(fēng)道暢通。
②保持變頻器周圍環(huán)境清潔、干燥，嚴(yán)禁在變頻器附近放置雜物．
③每次維護(hù)變頻器后，要認(rèn)真檢查有無遺漏的螺絲及導(dǎo)線等，防止小金屬物品造成變頻器短路事故。
④測量變頻器(含電動(dòng)機(jī))絕緣時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用500V兆歐表。如僅對變頻器進(jìn)行檢測，要拆去所有與變頻器端子連接的外部接線。清潔器件后，將主回路端子全部用導(dǎo)線短接起來，將其與地用兆歐表試驗(yàn)，如果兆歐表指示在5MΩ以上，說明是正常的，這樣做的目的是減少搖測次數(shù)。
日常維護(hù)保養(yǎng)的具體內(nèi)容可以分為：運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄，故障記錄：每天要記錄變頻器及電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括變頻器輸出頻率，輸出電流，輸出電壓，變頻器內(nèi)部直流電壓，散熱器溫度等參數(shù)，與合理數(shù)據(jù)對照比較，以利于早日發(fā)現(xiàn)故障隱患。變頻器如發(fā)生故障跳閘，務(wù)必記錄故障代碼，和跳閘時(shí)變頻器的運(yùn)行工況，以便具體分析故障原因。
對于連續(xù)運(yùn)行的變頻器，可以從外部目視檢查運(yùn)行狀態(tài)。定期對變頻器進(jìn)行巡視檢查，檢查變頻器運(yùn)行時(shí)是否有異�，F(xiàn)象。變頻器的日常檢查工作的內(nèi)容主要包括：
①環(huán)境溫度是否正常，要求在-10℃～+40℃范圍內(nèi)，以25℃左右為好。濕度是否合符要求，門窗通風(fēng)散熱是否良好；變頻器下進(jìn)風(fēng)口、上出風(fēng)口是否積塵或因積塵過多而堵塞。
②變頻器顯示面板顯示的輸出電流、電壓、頻率等各種數(shù)據(jù)是否正常，控制按鍵和調(diào)節(jié)旋鈕是否失靈。
③顯示部分是否正常，顯示面板顯示的字符是否清楚，是否缺少字符。
④用測溫儀器檢測變頻器是否過熱，是否有異味。
⑤變頻器風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，有無異響，過熱、變色、異味、異聲和異常震動(dòng)，散熱風(fēng)道是否通暢。
⑥變頻器運(yùn)行中是否有故障報(bào)警顯示。
⑦檢查變頻器交流輸入電壓是否超過最大值，380V級變頻器的極限電壓是418V（380V×1.1），如果主電路外加輸入電壓超過極限電壓，即使變頻器沒運(yùn)行也會對變頻器線路板造成損壞。
⑧檢查變頻器、電動(dòng)機(jī)、變壓器、電抗器等有否過熱及是否有異味，電動(dòng)機(jī)聲音是否正常，變頻器主回路和控制回路的電壓是否正常，電容器是否出現(xiàn)局部過熱，外觀有無鼓泡或變形，安全閥是否破裂。
⑨已停用變頻器柜內(nèi)加熱器工作是否正常。
9.2.2 變頻器的日常維護(hù)保養(yǎng)
變頻器上電之前應(yīng)先檢查周圍環(huán)境的溫度及濕度，溫度過高會導(dǎo)致變頻器過熱報(bào)警，嚴(yán)重的會直接導(dǎo)致變頻器功率器件損壞、電路短路；空氣過于潮濕會導(dǎo)致變頻器內(nèi)部直接短路。在變頻器運(yùn)行時(shí)要注意其冷卻系統(tǒng)是否正常，如：風(fēng)道排風(fēng)是否流暢，風(fēng)機(jī)是否有異常聲音。一般防護(hù)等級比較高的變頻器如：IP20以上的變頻器可直接敞開安裝，IP20以下的變頻器一般應(yīng)是柜式安裝，所以變頻柜散熱效果如何將直接影響變頻器的正常運(yùn)行。
在變頻速器的日常維護(hù)中也要按照規(guī)程去做，若發(fā)現(xiàn)變頻器故障跳停時(shí)，不要就立即打開變頻器進(jìn)行維修，因?yàn)榧词棺冾l器不處于運(yùn)行狀態(tài)，甚至電源已經(jīng)切斷，由于其中有電容器，變頻器的電源輸入線、直流端子和電動(dòng)機(jī)端子上仍然可能帶有電壓。斷開開關(guān)后，必須等待幾分鐘后，使變頻器內(nèi)部電容器放電完畢，才能開始工作。當(dāng)發(fā)現(xiàn)變頻調(diào)速系統(tǒng)跳停，就立即用搖表對變頻器拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行絕緣測試，從而判斷電動(dòng)機(jī)是否故障的方法是很危險(xiǎn)的，易使變頻器被燒。因此，在電動(dòng)機(jī)與變頻器之間的電纜未斷開前，絕對不能對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行絕緣測試，也不能對已連接到變頻器的電纜進(jìn)行絕緣測試。
在日常使用中，應(yīng)根據(jù)變頻器的實(shí)際使用環(huán)境狀況和負(fù)載特點(diǎn)，制定出合理的檢修周期和制度，在每個(gè)使用周期后，將變頻器整體解體、檢查、測量等全面維護(hù)一次，使故障隱患在初期被發(fā)現(xiàn)和處理。每臺變頻器每季度要清灰保養(yǎng)1次。保養(yǎng)要清除變頻器內(nèi)部和風(fēng)路內(nèi)的積灰、臟物，將變頻器表面擦拭干凈；變頻器的表面要保持清潔光亮；在保養(yǎng)的同時(shí)要仔細(xì)檢查變頻器，察看變頻器內(nèi)有無發(fā)熱變色部位，水泥電阻有無開裂現(xiàn)象，電解電容有無膨脹漏液防爆孔突出等現(xiàn)象，PCB有否異常，有沒有發(fā)熱燒黃部位。保養(yǎng)結(jié)束后，要恢復(fù)變頻器的參數(shù)和接線，送電后啟動(dòng)變頻器帶電動(dòng)機(jī)工作在3Hz的低頻約1min，以確保變頻器工作正常。
變頻器的維護(hù)保養(yǎng)的內(nèi)容主要包括：
（1）日常。每天進(jìn)行一次檢查記錄運(yùn)行中的變頻器輸出三相電壓，并注意比較它們之間的平衡度；檢查記錄變頻器的三相輸出電流，并注意比較它們之間的平衡度；檢查記錄環(huán)境溫度，散熱器溫度；察看變頻器有無異常震動(dòng)，聲響，風(fēng)扇是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
（2）定期。利用每年一次的大修時(shí)間，將重點(diǎn)放在變頻器日常運(yùn)行時(shí)無法檢查的部位。
①除塵。對變頻器進(jìn)行除塵，重點(diǎn)是整流柜、逆變柜和控制柜，必要時(shí)可將整流模塊、逆變模塊和控制柜內(nèi)的線路板拆出后進(jìn)行除塵。將變頻器控制板、主板拆下，用毛刷、吸塵器清掃變頻器線路板及內(nèi)部IGBT模塊、輸入輸出電抗器等部位。線路板臟污的地方，應(yīng)用棉布沾上酒精或中性化學(xué)劑擦除。
清掃空氣過濾器冷卻風(fēng)道及內(nèi)部灰塵，變頻器下進(jìn)風(fēng)口、上出風(fēng)口是否積塵或因積塵過多而堵塞。變頻器因本身散熱要求通風(fēng)量大，故運(yùn)行一定時(shí)間以后，表面積塵十分嚴(yán)重，須定期清潔除塵。對線路板、母排等除塵后，進(jìn)行必要的防腐處理，涂刷絕緣漆，對已出現(xiàn)局部放電、拉弧的母排須去除其毛刺后，再進(jìn)行處理。對已絕緣擊穿的絕緣板，須去除其損壞部分，在其損壞附近用相應(yīng)絕緣等級的絕緣板對其進(jìn)行隔絕處理，緊固并測試絕緣并認(rèn)為合格后方可投入使用。
②檢查交、直流母排有無變形、腐蝕、氧化，母排連接處螺絲有無松脫，各安裝固定點(diǎn)處螺絲有無松脫，固定用絕緣片或絕緣柱有無老化開裂或變形，如有應(yīng)及時(shí)更換，重新緊固，對已發(fā)生變形的母排須校正后重新安裝。
③檢查整流柜、逆變柜內(nèi)風(fēng)扇運(yùn)行及轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常，停機(jī)時(shí)，用手轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察軸承有無卡死或雜音，必要時(shí)更換軸承或維修。
④對輸入、整流及逆變、直流輸入快速熔斷器進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)燒毀和老化的要及時(shí)更換。
⑤中間直流回路中的電容器有無漏液，外殼有無膨脹、鼓泡或變形，安全閥是否破裂，有條件的可對電容容量、漏電流、耐壓等進(jìn)行測試，對不符合要求的電容進(jìn)行更換，對新電容器或長期閑置未使用的電容器，更換前須對其進(jìn)行鈍化處理。濾波電容器的使用周期一般為5年，對使用時(shí)間在5年以上，電容容量、漏電流、耐壓等指標(biāo)明顯偏離檢測標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)酌情部分或全部更換。
⑥對整流、逆變部分的二極管、IGBT用萬用表進(jìn)行電氣檢測，測定其正向、反向電阻值，并在事先制定好的表格內(nèi)認(rèn)真做好記錄，看各極間阻值是否正常，同一型號的器件一致性是否良好，必要時(shí)進(jìn)行更換。
⑦對進(jìn)線的主接觸器及其它輔助接觸器進(jìn)行檢查，仔細(xì)觀察各接觸器動(dòng)靜觸頭有無拉弧、毛刺或表面氧化、凹凸不平，發(fā)現(xiàn)此類問題應(yīng)對其相應(yīng)的動(dòng)靜觸頭進(jìn)行更換，確保其接觸安全可靠。
⑧仔細(xì)檢查端子排有無老化、松脫，是否存在短路隱性故障，各連接線連接是否牢固，絕緣層有無破損，各電路板接插頭接插是否牢固。進(jìn)出主電源線連接是否可靠，連接處有無發(fā)熱氧化等現(xiàn)象，接地是否良好。
（3）變頻器長時(shí)間不使用要做的維護(hù)有：電解電容器不通電時(shí)間不要超過3～6個(gè)月，因此要求間隔一段時(shí)間通一次電，新買來的變頻器如離出廠時(shí)間超過半年至一年，也要先通低電壓空載，經(jīng)過幾小時(shí)，讓電容器恢復(fù)充放電性能后再使用。
（4）如條件允許的情況下，要用示波器測量開關(guān)電源輸出各路電壓的平穩(wěn)性，如：5V、12V、15V、24V等電壓。測量驅(qū)動(dòng)電路各路波形的方波是否有畸變。U、V、W相間波形是否為正弦波。接觸器的觸點(diǎn)是否有打火痕跡，嚴(yán)重的要更換同型號或大于原容量的新品；確認(rèn)控制電壓的正確性，進(jìn)行順序保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)；確認(rèn)保護(hù)顯示回路無異常；確認(rèn)變頻器在單獨(dú)運(yùn)行時(shí)輸出電壓的平衡度。
9.2.3 備件更換
變頻器由多種部件組成，其中一些部件經(jīng)長期工作后其性能會逐漸降低、老化，這也是變頻器發(fā)生故障的主要原因，為了保證設(shè)備長期的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，易損件超出使用周期必須對其進(jìn)行更換，易損件更換主要依據(jù)變頻器使用年限以及日常檢查的結(jié)果決定，變頻器易損件更換項(xiàng)目見表9-2。
表9-2 變頻器易損件更換項(xiàng)目
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器件狀況判別 |
更換方法 |
更換后的檢驗(yàn) |
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風(fēng)扇 |
風(fēng)扇是變頻器的常用備件，風(fēng)扇損壞分為電氣故障和軸承故障。風(fēng)扇發(fā)生電氣故障后風(fēng)扇會不運(yùn)轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速不正常，這在日常檢查中就可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)后立即更換。風(fēng)扇發(fā)生軸承故障后現(xiàn)風(fēng)扇在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲和震動(dòng)明顯增大，這時(shí)要盡快予以更換。也可以根據(jù)變頻器說明書的建議，在風(fēng)扇使用到達(dá)一定年限后（一般風(fēng)扇的壽命大約為10kh～40kh,一般3年左右）統(tǒng)一予以更換 |
推薦使用原裝的風(fēng)扇備件，但有時(shí)原裝的備件很難買到或訂貨周期長，則可以考慮使用替代品。替代品必須保證外形與安裝尺寸與原裝的完全一致，電源、功耗、風(fēng)量和質(zhì)量與原裝的接近。直接冷卻風(fēng)扇有二線和三線之分，二線風(fēng)扇其中一線為正極，另一線為負(fù)極，更換時(shí)不要接錯(cuò)；三線風(fēng)扇除了正、負(fù)極外還有一根檢測線，更換時(shí)千萬注意，否則會引起變頻器過熱報(bào)警。交流風(fēng)扇一般為220V、380V之分，更換時(shí)電壓等級不要搞錯(cuò)。 |
更換以后要試運(yùn)行，觀察風(fēng)扇的風(fēng)量、運(yùn)行噪聲和震動(dòng)情況，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)大約半小時(shí)，再觀察整機(jī)的溫升，如果一切正常，則可以判定更換或替換成功 |
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主濾波電容 |
主濾波電容是變頻器的常用備件，如果電容有漏液、膨脹、防爆孔破裂的現(xiàn)象應(yīng)立即更換。也可以根據(jù)變頻器說明書中給出的電容使用年限進(jìn)行強(qiáng)制更換。中間電路的濾波電容主要作用就是平滑直流電壓，吸收直流中的低頻諧波，它的連續(xù)工作產(chǎn)生的熱量加上變頻器本身產(chǎn)生的熱量都會加快其電解液的干涸，直接影響其容量的大小，每年定期檢查電容容量一次，一般其容量減少20%以上應(yīng)更換。主回路濾波電解電容的使用壽命與變頻器的環(huán)境溫度有較大關(guān)系，如果平時(shí)使用注意，變頻器安裝環(huán)境良好，則可以大大延長電解電容的使用壽命 |
推薦使用原裝的電容備件，但有時(shí)原裝的備件很難買到或訂貨周期長，則可以考慮使用替代品。替代品必須保證安裝尺寸與原裝的完全一致，長度小于或等于原裝的，耐壓和標(biāo)稱工作溫度大于或等于原裝的，總電容量與原來的相近 |
更換以后要試運(yùn)行，滿載運(yùn)行2小時(shí)，如果電容本體沒有嚴(yán)重發(fā)熱，則可以確認(rèn)更換成功 |
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大功率電阻 |
觀察大功率電阻的表面顏色，如果是水泥電阻要觀察電阻表面是否有裂縫，如果電阻老化現(xiàn)象明顯（顏色變黑、嚴(yán)重開裂）則應(yīng)更換 |
推薦使用原裝的電阻備件，但也可以用替代品。替代品首先功率和電阻值要與原裝的電阻相近，其次要求安裝方式和安裝尺寸要與原來的一致 |
更換后要試運(yùn)行，斷電、送電重復(fù)3次，注意斷電再送電之間的時(shí)間間隔，再帶滿載運(yùn)行半小時(shí)，如果一切正常則可以確認(rèn)更換成功 |
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接觸器或繼電器 |
接觸器或繼電器一般有累計(jì)動(dòng)作次數(shù)壽命，超過應(yīng)予以更換，日常檢查發(fā)現(xiàn)有觸點(diǎn)接觸不良，要立即更換 |
推薦使用原裝的備件，但也可以用替代品，替代品的觸點(diǎn)容量和線圈要與原裝的一致，安裝方式和安裝尺寸也要與原來的相同，質(zhì)量也要相同 |
更換后要試運(yùn)行，令接觸器反復(fù)動(dòng)作多次，再帶滿載運(yùn)行半小時(shí)，如果一切正常則可確認(rèn)更換成功 |
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結(jié)構(gòu)件 |
變頻器的塑料外殼有可能被損壞，視具體情況決定是否更換，結(jié)構(gòu)件的內(nèi)部安裝螺絲如有打滑或生銹的情況，應(yīng)當(dāng)予以更換 |
外殼更換一定要用原裝備件，螺絲等結(jié)構(gòu)件則可以用相同規(guī)格相同質(zhì)量的替代產(chǎn)品 |
螺絲更換以后一定要擰緊，并帶滿載試驗(yàn)，確保不會因?yàn)榻佑|電阻太大而引起發(fā)熱 |
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操作顯示單元 |
變頻器的操作顯示單元如果有顯示缺失或按鍵失效的現(xiàn)象，則要予以更換 |
更換要用原裝的產(chǎn)品或兼容的升級替代產(chǎn)品 |
更換后要上電檢查顯示和動(dòng)作是否完全正常 |
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印刷線路板 |
印刷線路板原則上不需更換，但如在日常檢查中發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重發(fā)熱燒毀的現(xiàn)象，則可以考慮予以更換 |
在定期檢修中最好進(jìn)行噴膜處理，可以抗腐蝕性，增強(qiáng)絕緣性能。在進(jìn)行噴膜處理時(shí)，特別要注意保護(hù)好各類接插件口，不要讓膜層保護(hù)劑噴入，以免引起接觸不良。具體做法，接插件口可先用遮蓋劑或塑料膠帶遮后再噴膜。更換一定要用原裝備件 |
更換后要做滿載試驗(yàn)1小時(shí)，一切正常才能確認(rèn)更換成功 |
