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羅茨風(fēng)機(jī)選擇哪種啟動接線方式好？星三角啟動、軟啟動、變頻器啟動對比視頻講解
一天客戶打來電話，說羅茨風(fēng)機(jī)55KW變頻器（一臺90年代生產(chǎn)的老牌變頻器）面板不顯示。上電時，變頻器主回路接觸器吸合，散熱風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)正常，就是不顯示，他認(rèn)為是面板或面板連線有問題，讓我們公司派人去看一下。
根據(jù)客戶描述，憑直覺（多年來積累的經(jīng)驗(yàn)），我認(rèn)為不像是面板線的事，主板的可能性比較大。正好我公司有人在那邊辦事，捎回面板。通電檢查，面板顯示正常，只是面板按鍵不太好用，換按鍵并準(zhǔn)備一條面板連線，發(fā)快遞。
客戶裝上面板及面板連線，還是不顯示。公司派我去現(xiàn)場，客戶給變頻器送電，聽到接觸器吸合的聲音，但是面板不顯示，開蓋檢查發(fā)現(xiàn)電源板電源指示燈亮，主板5V指示燈也亮著，由此推斷開關(guān)電源工作正常，可能是主控板有問題，由于客戶堅(jiān)持變頻器主回路沒問題。我只好把線路板拿回公司維修，換了一只晶振通電一試還是不顯示。
由于此種機(jī)型已不生產(chǎn)了，修起來元器件也不好找，我就找來一塊舊主板試試，通電檢查顯示正常，把CPU與程序片子換到瓷板上，我去給客戶安裝上，通電面板還不顯示，并且接觸器也不吸合，這是怎么了？后來檢查發(fā)現(xiàn)，主回路直流母線電壓及電容器組兩端電壓正常，電源板電源插座正負(fù)之間無電壓，順電源線查找，紅的拿一根連線輕輕一拽，竟然從電容器組正極處脫落（有一黑色套管，從套管內(nèi)脫出，電源線斷了沒發(fā)現(xiàn)），連接此處，通電變頻器顯示正常。
啟動變頻器，面板顯示OC-1，斷電重新上電，再次啟動變頻器，面板顯示OC-2，拆掉電機(jī)線，再次啟動變頻器，故障依舊。我把變頻器拉回公司維修，拆機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)主回路有兩只300A模塊損壞，電容器組每只電容容量有所下降，此變頻器已使用十年以上，建議報廢。
公司派我同事安裝，由于沒注意電源線與電機(jī)線的連接順序（要變頻器接線端子，電源線在右，電機(jī)線在左），而此臺柜子的斷路器正好在右邊，電機(jī)接線端子在左邊，他沒注意就接好線了，結(jié)果啟動變頻器就報過流OC，把柜子右邊端子的連線拆掉（我同事認(rèn)為是電機(jī)線），其實(shí)電源線還接在變頻器的U V W的端子上，送電變頻器有顯示，很有迷惑性，此變頻器由于采用了923與929功率驅(qū)動芯片，輸入與輸出接反不會炸機(jī)，只會報過流OC，公司又派我去把輸入輸出改過來，試機(jī)正常。
此案例告訴我們兩個問題：1. 不要輕易聽信客戶的講述，要有自己的判斷，必須自己親自檢查一遍。2.一定要檢查或勘察好現(xiàn)場，進(jìn)線與出線一定要搞明白，不然要出大事故。3.嚴(yán)謹(jǐn)仔細(xì)的工作作風(fēng)與態(tài)度是必要的。
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原標(biāo)題：羅茨風(fēng)機(jī)變頻器停機(jī)的故障分析
山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機(jī)、水冷羅茨風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨風(fēng)機(jī)，贏得了市場好評和認(rèn)可。
我公司客戶某煉油裝置加熱爐一臺羅茨風(fēng)機(jī)電機(jī)容量為18.5kW，采用一臺丹佛斯VLT 5000系列容量為18.5kW的變頻器供電，可以根據(jù)工藝條件對羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，從而控制加熱爐的進(jìn)風(fēng)量以達(dá)到燃料量和氧氣量合理匹配，實(shí)現(xiàn)燃料充分燃燒、合理利用，達(dá)到節(jié)能環(huán)保效果。
1、故障分析與處理
2021年4月25日，某煉油裝置改造后準(zhǔn)備開工時，操作人員在對羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行工藝調(diào)節(jié)時，出現(xiàn)短暫停機(jī)而后又很快轉(zhuǎn)起來，特別是在轉(zhuǎn)速（頻率）往下調(diào)節(jié)過程中，都出現(xiàn)停機(jī)現(xiàn)象，而升速過程中，運(yùn)行平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)報警或停機(jī)現(xiàn)象。
電氣維護(hù)人員到現(xiàn)場觀察了整個過程，轉(zhuǎn)速在以2.5HZ的幅度往下調(diào)節(jié)時，變頻器面板打出“警告5：電壓過高警告（DC LINK VOLTAGE HIGH）”、“警告/報警7：過電壓（DC LINK OVERVOLT）”和“警告/報警12：轉(zhuǎn)矩極限（TORQUE LIMIT）”，之后變頻器顯示面板出現(xiàn)閃爍，變頻器顯示頻率下降歸零，之后有啟動一致達(dá)到調(diào)節(jié)頻率。 通過對上述現(xiàn)象的分析，初步判斷為在頻率下調(diào)過程中，電動機(jī)由電動狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)電狀態(tài)，反饋電壓過高引起變頻器中間直流環(huán)節(jié)過電壓，出現(xiàn)報警和停機(jī)現(xiàn)象。
查看變頻器參數(shù)，該變頻器的加速時間為15秒、減速時間為15秒，由于改造之前變頻器運(yùn)行正常，頻率上調(diào)和下調(diào)都正常，改造之后出現(xiàn)異常，電氣維護(hù)人員與裝置機(jī)械專業(yè)的人員溝通后發(fā)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)和電機(jī)的鏈接由原來的皮帶傳動改造為軸傳動，改為剛性連接，羅茨鼓風(fēng)機(jī)在降速過程中，慣性很大，在變頻器的輸出頻率很快降下來的情況下，而風(fēng)機(jī)仍然以較高轉(zhuǎn)速在運(yùn)行，出現(xiàn)“倒發(fā)電”狀態(tài)，造成變頻器直流環(huán)節(jié)過電壓，為避免這種情況的出現(xiàn)，必須將變頻器的減速時間放大，使之能夠與羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整過程中的機(jī)械慣性匹配，從而避免出現(xiàn)報警或停機(jī)現(xiàn)象。
將變頻器減速時間改為90秒，再反復(fù)試驗(yàn)后，變頻器再沒有出現(xiàn)報警現(xiàn)象。運(yùn)行幾個月后，變頻器運(yùn)行良好，再無報警現(xiàn)象。
2、防范措施
1、對變頻器負(fù)載的變化情況要及時掌握，負(fù)載發(fā)生變化時相應(yīng)的參數(shù)要進(jìn)行對應(yīng)的設(shè)定。
2、定期對變頻器本體進(jìn)行檢查，運(yùn)行期間加強(qiáng)對變頻器外觀、冷卻風(fēng)機(jī)、變頻器運(yùn)行一段時間后對變頻器的硬件進(jìn)行一次檢查，防止出現(xiàn)硬件上的問題，保證變頻器長周期運(yùn)行。
3、保證變頻器運(yùn)行環(huán)境溫度適應(yīng)，避免環(huán)境溫度過高造成電解電容壽命快速下降。
3、結(jié)束語
從客戶近一年的運(yùn)行情況來看，變頻器減速過程中的停機(jī)現(xiàn)象再沒有出現(xiàn)，通過此故障處理可以看出變頻器參數(shù)設(shè)定一定要與負(fù)載機(jī)械特性匹配，因此，探索合理的參數(shù)設(shè)定，為變頻器及電機(jī)提供正確完善的保護(hù)功能對變頻器長期運(yùn)行是至關(guān)重要的。
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1.1 主回路常見故障分析。主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等元件組成。其中許多常見故障是由電解電容引起。電解電容的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內(nèi)部溫度所決定，在回路設(shè)計(jì)時已經(jīng)選定了電容器的型號，所以內(nèi)部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用。電解電容器會直接影響到變頻器的使用壽命，一般溫度每上升10 ℃，壽命減半。因此一方面在安裝時要考慮適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度，另一方面可以采取措施減少脈動電流。采用改善功率因數(shù)的交流或直流電抗器可以減少脈動電流，從而延長電解電容器的壽命。在電容器維護(hù)時，通常以比較輕易測量的靜電容量來判定電解電容器的劣化情況，當(dāng)靜電容量低于額定值的80%，絕緣阻抗在5 Mω以下時，應(yīng)考慮更換電解電容器。1.2 主回路典型故障分析故障現(xiàn)象：變頻器在加速、減速或正常運(yùn)行時出現(xiàn)過電流跳閘。首先應(yīng)區(qū)分是由于負(fù)載原因，還是變頻器的原因引起的。假如是變頻器的故障，可通過歷史記錄查詢在跳閘時的電流，超過了變頻器的額定電流或電子熱繼電器的設(shè)定值，而三相電壓和電流是平衡的，則應(yīng)考慮是否有過載或突變，如電機(jī)堵轉(zhuǎn)等。在負(fù)載慣性較大時，可適當(dāng)延長加速時間，此過程對變頻器本身并無損壞。若跳閘時的電流，在變頻器的額定電流或在電子熱繼電器的設(shè)定范圍內(nèi)，可判定是IPM模塊或相關(guān)部分發(fā)生故障。首先可以通過測量變頻器的主回路輸出端子U、V、W， 分別與直流側(cè)的P、N端子之間的正反向電阻，來判定IPM模塊是否損壞。如模塊未損壞，則是驅(qū)動電路出了故障。假如減速時IPM模塊過流或變頻器對地短路跳閘，一般是逆變器的上半橋的模塊或其驅(qū)動電路故障;而加速時IPM模塊過流，則是下半橋的模塊或其驅(qū)動電路部分故障，發(fā)生這些故障的原因，多是由于外部灰塵進(jìn)入變頻器內(nèi)部或環(huán)境潮濕引起。1.3 控制回路故障分析控制回路影響變頻器壽命的是電源部分，是平滑電容器和IPM電路板中的緩沖電容器，其原理與前述相同，但這里的電容器中通過的脈動電流，是基本不受主回路負(fù)載影響的定值，故其壽命主要由溫度和通電時間決定。由于電容器都焊接在電路板上，通過測量靜電容量來判定劣化情況比較困難，一般根據(jù)電容器環(huán)境溫度以及使用時間，來推算是否接近其使用壽命。電源電路板給控制回路、IPM驅(qū)動電路和表面操作顯示板以及風(fēng)扇等提供電源，這些電源一般都是從主電路輸出的直流電壓，通過開關(guān)電源再分別整流而得到的。因此，某一路電源短路，除了本路的整流電路受損外，還可能影響其他部分的電源，如由于誤操作而使控制電源與公共接地短接，致使電源電路板上開關(guān)電源部分損壞，風(fēng)扇電源的短路導(dǎo)致其他電源斷電等。一般通過觀察電源電路板就比較輕易發(fā)現(xiàn)。邏輯控制電路板是變頻器的核心，它集中了CPU、MPU、RAM、EEPROM等大規(guī)模集成電路，具有很高的可靠性，本身出現(xiàn)故障的概率很小，但有時會因開機(jī)而使全部控制端子同時閉合，導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)EEPROM故障，這只要對EEPROM重新復(fù)位就可以了。IPM電路板包含驅(qū)動和緩沖電路，以及過電壓、缺相等保護(hù)電路。從邏輯控制板來的PWM信號，通過光耦合將電壓驅(qū)動信號輸入IPM模塊，因而在檢測模快的同時，還應(yīng)測量IPM模塊上的光耦。1.4 冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)主要包括散熱片和冷卻風(fēng)扇。其中冷卻風(fēng)扇壽命較短，臨近使用壽命時，風(fēng)扇產(chǎn)生震動，噪聲增大最后停轉(zhuǎn)，變頻器出現(xiàn)IPM過熱跳閘。冷卻風(fēng)扇的壽命受限于軸承，大約為10000～35000 h。當(dāng)變頻器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時，需要2～3年更換一次風(fēng)扇或軸承。為了延錦工扇的壽命，一些產(chǎn)品的風(fēng)扇只在變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時而不是電源開啟時運(yùn)行。1.5 外部的電磁感應(yīng)干擾假如變頻器四周存在干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路誤動作，造成工作不正常或停機(jī)，嚴(yán)重時甚至損壞變頻器。減少噪聲干擾的具體方法有：變頻器四周所有繼電器、接觸器的控制線圈上，加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC浪涌吸收器，其接線不能超過20 cm;盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主回路分離;變頻器控制回路配線絞合節(jié)距離應(yīng)在15 mm以上，與主回路保持10 cm以上的間距;變頻器距離電動機(jī)很遠(yuǎn)時(超過100 m)，這時一方面可加大導(dǎo)線截面面積，保證線路壓降在2%以內(nèi)，同時應(yīng)加裝變頻器輸出電抗器，用來補(bǔ)償因長距離導(dǎo)線產(chǎn)生的分布電容的充電電流。變頻器接地端子應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行接地，必須在專用接地點(diǎn)可靠接地，不能同電焊、動力接地混用;變頻器輸入端安裝無線電噪聲濾波器，減少輸入高次諧波，從而可降低從電源線到電子設(shè)備的噪聲影響;同時在變頻器的輸出端也安裝無線電噪聲濾波器，以降低其輸出端的線路噪聲。1.6 安裝環(huán)境變頻器屬于電子器件裝置，對安裝環(huán)境要求比較嚴(yán)格，在其說明書中有具體安裝使用環(huán)境的要求。在非凡情況下，若確實(shí)無法滿足這些要求，必須盡量采用相應(yīng)抑制措施：振動是對電子器件造成機(jī)械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合，應(yīng)采用橡膠等避振措施;潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應(yīng)對控制板進(jìn)行防腐防塵處理，并采用封閉式結(jié)構(gòu);溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，非凡是半導(dǎo)體器件，應(yīng)根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調(diào)或避免日光直射。除上述幾點(diǎn)外，定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風(fēng)扇也是非常必要的。對于非凡的高寒場合，為防止微處理器因溫度過低不能正常工作，應(yīng)采取設(shè)置空氣加熱器等必要措施。1.7 電源異常電源異常大致分以下3種，即缺相、低電壓、停電，有時也出現(xiàn)它們的混合形式。這些異常現(xiàn)象的主要原因，多半是輸電線路因風(fēng)、雪、雷擊造成的，有時也因?yàn)橥还╇娤到y(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)對地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節(jié)有很大差異。除電壓波動外，有些電網(wǎng)或自行發(fā)電的單位，也會出現(xiàn)頻率波動，并且這些現(xiàn)象有時在短時間內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)，為保證設(shè)備的正常運(yùn)行，對變頻器供電電源也提出相應(yīng)要求。假如四周有直接啟動的電動機(jī)和電磁爐等設(shè)備，為防止這些設(shè)備投入時造成的電壓降低，其電源應(yīng)和變頻器的電源分離，減小相互影響。對于要求瞬時停電后仍能繼續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，除選擇合適價格的變頻器外，還應(yīng)預(yù)先考慮電機(jī)負(fù)載的降速比例。當(dāng)變頻器和外部控制回路都采用瞬間停電補(bǔ)償方式時，失壓回復(fù)后，通過測速電機(jī)測速來防止在加速中的過電流。對于要求必須連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，應(yīng)對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置。像帶有二極管輸入及使用單相控制電源的變頻器，雖然在缺相狀態(tài)，但也能繼續(xù)工作，但整流器中個別器件電流過大，及電容器的脈沖電流過大，若長期運(yùn)行將對變頻器的壽命及可靠性造成不良影響，應(yīng)及早檢查處理。1.8 雷擊、感應(yīng)雷電雷擊或感應(yīng)雷擊形成的沖擊電壓，有時也會造成變頻器的損壞。此外，當(dāng)電源系統(tǒng)一次側(cè)帶有真空斷路器時，短路開閉會產(chǎn)生較高的沖擊電壓。為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件。真空斷路器應(yīng)增加RC浪涌吸收器。若變壓器一次側(cè)有真空斷路器，應(yīng)在控制時序上，保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開。2 變頻器本身的故障自診斷及預(yù)防功能老型號的晶體管變頻器主要有以下缺點(diǎn)：輕易跳閘、不輕易再啟動、過負(fù)載能力低。由于IGBT及CPU的迅速發(fā)展，變頻器內(nèi)部增加了完善的自診斷及故障防范功能，大幅度提高了變頻器的可靠性。假如使用矢量控制變頻器中的“全領(lǐng)域自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能”，其中的“啟動轉(zhuǎn)矩不足”、“環(huán)境條件變化造成出力下降”等故障原因，將得到很好的克服。該功能是利用變頻器內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算，計(jì)算出當(dāng)前時刻所需要的轉(zhuǎn)矩，迅速對輸出電壓進(jìn)行修正和補(bǔ)償，以抵消因外部條件變化而造成的變頻器輸出轉(zhuǎn)矩變化。此外，由于變頻器的軟件開發(fā)更加完善，可以預(yù)先在變頻器的內(nèi)部設(shè)置各種故障防止措施，并使故障化解后，仍能保持繼續(xù)運(yùn)行，例如：對自由停車過程中的電機(jī)進(jìn)行再啟動;對內(nèi)部故障自動復(fù)位并保持連續(xù)運(yùn)行;負(fù)載轉(zhuǎn)矩過大時，能自動調(diào)整運(yùn)行曲線，能夠?qū)C(jī)械系統(tǒng)的異常轉(zhuǎn)矩進(jìn)行檢測。
原標(biāo)題：羅茨風(fēng)機(jī)改造方案案例及變頻器技術(shù)規(guī)范
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羅茨鼓風(fēng)機(jī)改造方案
羅茨風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行工況：兩臺運(yùn)行，一臺備用。羅茨風(fēng)機(jī)電動機(jī)采用變頻控制方式，在除塵配電間增加羅茨風(fēng)機(jī)變頻控制柜，羅茨風(fēng)機(jī)控制邏輯在DCS系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計(jì)編制，實(shí)現(xiàn)了手、自動控制及無擾切換等功能。
羅茨風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時，壓力母管上的電動調(diào)節(jié)閥保持全關(guān)，通過改變羅茨風(fēng)機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)清灰壓力；變頻器出現(xiàn)故障時，風(fēng)機(jī)跳閘后，手動切換至工頻定速運(yùn)行，通過控制壓力母管上的電動調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)清灰壓力。
羅茨風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行向定速切換時，應(yīng)停運(yùn)羅茨風(fēng)機(jī)，手動切換一次回路后，按原啟動方式投入運(yùn)行。
變頻器接入原電氣回路。羅茨風(fēng)機(jī)變頻裝置的手動旁路由三把刀閘組成，其中QS2和QS3屬于單刀雙擲刀閘，一個在合位時，另一個必定在分位。
羅茨風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行變頻改造后，原先DCS系統(tǒng)對羅茨風(fēng)系統(tǒng)的控制方式發(fā)生了改變，必須對所有設(shè)計(jì)羅茨風(fēng)系統(tǒng)的順控、自動邏輯和畫面進(jìn)行全面修改，增加變頻模式下操作、順控啟停、事故聯(lián)鎖、協(xié)調(diào)控制等功能。
羅茨風(fēng)機(jī)變頻器主要技術(shù)規(guī)范
1.安裝、投運(yùn)變頻器裝置后原電機(jī)不加任何改動可直接應(yīng)用。
2.主電源故障時，變頻器在3秒鐘內(nèi)不停機(jī)，一旦主電源重新受電，裝置系統(tǒng)能自動恢復(fù)正常工作而無需運(yùn)行人員的任何干預(yù)，以滿足主電源母線切換的需要。
3.變頻器內(nèi)部通訊采用光纖連接，以提高通訊速度和抗干擾能力，變頻器內(nèi)部強(qiáng)弱電信號分開布置光電隔離、鐵殼屏蔽，對本體控制系統(tǒng)就地控制柜沒有諧波影響，柜內(nèi)設(shè)有屏蔽端子和接地設(shè)施。變頻裝置冷卻系統(tǒng)可靠，考慮冗余配置。單臺冷卻風(fēng)機(jī)故障不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，并報警遠(yuǎn)傳到控制室。 每一套冷卻裝置拆裝方便，并不影響變頻裝置的安全可靠運(yùn)行。
4.變頻裝置提供電動機(jī)所需的過載、過流、過壓、欠壓、過熱、缺相保護(hù)以及進(jìn)線變壓器的保護(hù)和變頻器過載，變頻器過熱等保護(hù)功能。
5.變頻裝置動力電源和控制電源分開供電，動力電源為變頻調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)部供電，控制電源獨(dú)立于動力電源系統(tǒng)。控制電源故障時，變頻器不能立即停機(jī)，能保持運(yùn)行半小時以上，以便維護(hù)人員處理電源故障。變頻器自備UPS，可維持30min。變頻器可在輸出不帶電機(jī)的情況下進(jìn)行空載調(diào)試，也可在使用380VAC進(jìn)行空載調(diào)試。
6.當(dāng)母線上電動機(jī)成組啟動時，對變頻器運(yùn)行無影響。變頻器瞬時失電后，如果超過5個周波，變頻器自動使輸出功率為零，使電容上的容量輸出時間較長。待輸入電壓恢復(fù)正常后，重新提升輸出頻率到給定值，此過程由加減時間控制，不應(yīng)有初始化時間。如果失電時間超過3秒，則變頻器保護(hù)停機(jī)，需要系統(tǒng)復(fù)位后才能重新啟動。
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