摘要:
電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周所帶來(lái)的電氣隱患都可以稱(chēng)之為隱性故障。由于此類(lèi)故障的特點(diǎn)為非常見(jiàn)性，并且具有一定的潛伏性和隱蔽性，像是一顆隨時(shí)都會(huì)爆發(fā)的定時(shí)炸彈，應(yīng)該引起工程技術(shù)人員的高度重視。因?yàn)檫@類(lèi)隱性故障不發(fā)生則已，一旦發(fā)生，則危害較大，輕則使控制系統(tǒng)不能正常工作，重則導(dǎo)致重大設(shè)備安全事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。現(xiàn)介紹光大水泥有限公司水泥磨控制回路中存在的兩例隱性故障及消除故障的具體措施，供同行借鑒和參考。?
電器觸頭串接過(guò)多所導(dǎo)致的隱性故障
控制回路中的觸頭、接頭往往是控制回路的薄弱環(huán)節(jié)，也是容易發(fā)生故障的地方。觸頭、接頭接觸不良或氧化，就會(huì)增大接觸部分的電阻，因此在控制回路的設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)盡可能減少回路的接頭或觸頭串接的數(shù)量，接頭或觸頭串接過(guò)多的回路不宜使用，確實(shí)無(wú)法避免時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)換。
光大水泥有限公司舊線水泥磨稀油站控制系統(tǒng)為常規(guī)的繼電器控制系統(tǒng)。1994年初，該公司舊線6號(hào)水泥磨投入生產(chǎn)，磨機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行多年以后，經(jīng)常出現(xiàn)磨機(jī)不能正常啟動(dòng)的故障。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，提升機(jī)、慢轉(zhuǎn)電機(jī)與磨機(jī)合閘連鎖的交流接觸器的輔助觸點(diǎn)，磨機(jī)前后軸瓦油壓、主電機(jī)前后軸承油壓、主減速機(jī)油壓等與磨機(jī)合閘連鎖的中間繼電器觸點(diǎn)及主電機(jī)轉(zhuǎn)子串接的液體電阻，其啟動(dòng)器中與磨機(jī)合閘起連鎖作用的中間繼電器觸點(diǎn)，都有不同程度的氧化現(xiàn)象。以上多個(gè)連鎖觸點(diǎn)都依次串接于直流48V的合閘連鎖控制回路之中，由于各觸點(diǎn)有不同程度的氧化現(xiàn)象，因而無(wú)形之中增大了合閘路中觸點(diǎn)的接觸電阻，從而使得直流48V控制電壓在通過(guò)各連鎖觸點(diǎn)之后，電壓逐步降低，合閘線圈最后的電壓遠(yuǎn)低于其工作電壓48V（通過(guò)在配電實(shí)地測(cè)量，合閘線圈的最后實(shí)際電壓只有35V左右），因而合閘線圈不能充分動(dòng)作而合閘。
臨時(shí)應(yīng)急的處理辦法是將各觸點(diǎn)氧化部分刮干凈，以減少接觸電阻。最徹底的解決辦法是將連接于直流回路中的、與磨機(jī)合閘連鎖的車(chē)間控制柜中相關(guān)的交流接觸器或中間繼電器的一連串連鎖輔助觸點(diǎn)，將其A、B兩端從原控制回路中斷開(kāi)，串接一個(gè)工作電壓為380V的工作電壓之中，再將交流繼電器KA的常開(kāi)觸點(diǎn)接入A、B兩點(diǎn)之間。磨機(jī)主電機(jī)控制回路改進(jìn)前后的對(duì)照示意圖如圖一所示。
注：①KM1、KM2分別為提升機(jī)、慢轉(zhuǎn)電機(jī)接觸器的輔助觸點(diǎn)。②KA1、KA2、KA3、KA4分別為磨機(jī)前后軸瓦油壓、主電機(jī)油壓、主減速機(jī)油壓連鎖繼電器觸點(diǎn)。③KA5為液體電阻啟動(dòng)器連鎖繼電器觸點(diǎn)。④改進(jìn)后KA0、KA1分別為失壓、過(guò)流繼電器的連鎖點(diǎn)。⑤KT為液體電阻啟動(dòng)器延時(shí)保護(hù)繼電器的連鎖點(diǎn)。⑥Q為真空斷路器的輔助觸點(diǎn)。⑦SQ為合閘位置輔助行程開(kāi)關(guān)。⑧SA1、SA2分別為車(chē)間控制室、配電控制柜的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。⑨SB1、SB2分別為配電合、分閘試驗(yàn)按鈕。
當(dāng)提升機(jī)、慢轉(zhuǎn)電機(jī)、磨機(jī)前后軸瓦油壓、主電機(jī)前后軸承油壓、主減速機(jī)油壓及液體電阻啟動(dòng)器滿足條件時(shí)，串接的380V交流繼電器將會(huì)動(dòng)作，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通磨機(jī)的合閘回路，從而使主電機(jī)正常合閘。此電路改進(jìn)后具有兩個(gè)特點(diǎn)：一是通過(guò)交流繼電器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將連接于直流回路中的一大串觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換成一個(gè)觸點(diǎn)，解決了直流控制回路中因串接觸點(diǎn)過(guò)多、電阻過(guò)大而產(chǎn)生的直流電壓衰減的問(wèn)題，保證了磨機(jī)的正常啟動(dòng)；二是通過(guò)觀察指示燈HL或改裝后的交流繼電器KA的動(dòng)作情況，可以快速判斷出導(dǎo)致磨機(jī)不能正常啟動(dòng)的故障大致的位置，如果交流繼電器KA不動(dòng)作或指示燈HL不亮，則證明車(chē)間控制柜內(nèi)與磨機(jī)合閘相關(guān)的各連鎖點(diǎn)，可能存在問(wèn)題；反之，則證明高壓配電室內(nèi)的相關(guān)輔助觸點(diǎn)可能沒(méi)有到位。此外，還可以快速判斷出導(dǎo)致磨機(jī)分閘的原因是出在車(chē)間控制部分還是出在高壓配電控制部分，可以盡快找到故障點(diǎn)，及時(shí)排除故障，恢復(fù)正常生產(chǎn)。
設(shè)計(jì)考慮不周導(dǎo)致的隱性故障
各種設(shè)計(jì)本身就有一個(gè)從理論到實(shí)踐，再?gòu)膶?shí)踐到理論多次反復(fù)驗(yàn)證的過(guò)程。一個(gè)認(rèn)為成熟的設(shè)計(jì)，難免會(huì)有漏洞和疏忽，對(duì)工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵是如何在實(shí)踐維護(hù)中做好查漏補(bǔ)缺這項(xiàng)工作，消除各式各樣由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周所導(dǎo)致的隱性故障。
光大水泥有限公司新線水泥稀油站（磨機(jī)前后軸瓦、主電機(jī)前后軸承）采用omronC200HPLC進(jìn)行控制，采用常規(guī)的繼電器控制系統(tǒng)。PLC控制的稀油站與磨機(jī)連鎖保護(hù)的工作原理是:當(dāng)稀油站(磨機(jī)前后軸瓦、主電機(jī)前后軸承)油壓、油流量滿足條件時(shí)，PLC輸出一個(gè)220V交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)中間繼電器KA1動(dòng)作，KA1常開(kāi)點(diǎn)閉合，去磨機(jī)的合閘連鎖控制回路；當(dāng)稀油站的油壓、油流量，磨機(jī)前后軸瓦、主電機(jī)前后軸承溫度不滿足條件時(shí)，PLC輸出另一個(gè)220V交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)中間繼電器KA2動(dòng)作，KA2常開(kāi)點(diǎn)閉合，去磨機(jī)的分閘連鎖控制回路。
工程設(shè)計(jì)單位考慮到了油壓、油流量、溫度等檢測(cè)信號(hào)不滿足條件時(shí)，磨機(jī)分閘連鎖控制回路必須要?jiǎng)幼鳎瑓s忽視了磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)之后，如果PLC突然掉電或失壓磨機(jī)到底有沒(méi)有必要及時(shí)進(jìn)行分閘？由于疏忽了這一關(guān)鍵性的節(jié)環(huán)，因而無(wú)形之中埋下設(shè)備事故隱患。
光大水泥有限公司新線水泥磨自1997年投產(chǎn)，運(yùn)行多年以來(lái)，還沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)在運(yùn)行過(guò)程中PLC突然掉電或失壓的現(xiàn)象，因而設(shè)計(jì)上存在的缺陷一直沒(méi)有暴露出來(lái)，直到2002年5月，正在運(yùn)行中的8號(hào)水泥磨稀油站PLC突然掉電，該磨稀油站的油泵電機(jī)也因此斷電停止工作，而磨機(jī)照常運(yùn)轉(zhuǎn)，不能及時(shí)自動(dòng)分閘，由于崗位操作人員發(fā)現(xiàn)及時(shí)，緊急手動(dòng)分閘，才避免一次重大的設(shè)備安全事故發(fā)生。事后對(duì)設(shè)備安全事故原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)此次PLC掉電是因PLC的啟動(dòng)和停止用的停止按鈕接觸不良所致（其他因素也會(huì)導(dǎo)致，如PLC工作電源掉電或失壓）。常規(guī)的設(shè)計(jì)思路是利用繼電器失壓后，其常閉點(diǎn)復(fù)位去實(shí)現(xiàn)分閘連鎖保護(hù)。而此設(shè)計(jì)為PLC輸出使繼電器得電，其常開(kāi)點(diǎn)閉合去實(shí)現(xiàn)分閘連鎖保護(hù)，所以當(dāng)PLC掉電或失壓時(shí)，PLC就有可能再有222V電壓輸出，對(duì)應(yīng)的分閘連鎖保護(hù)繼電器KA2根本就不可能動(dòng)作而使磨機(jī)分閘。此次事故之后，工程人員對(duì)新線水泥連鎖保護(hù)控制系統(tǒng)也進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)磨機(jī)主減速機(jī)稀油站與磨機(jī)的分閘連鎖保護(hù)也存在類(lèi)似的隱性故障。雖然主減速機(jī)稀油站采用常規(guī)的繼電器控制系統(tǒng)，但其與磨機(jī)連鎖分閘保護(hù)控制的設(shè)計(jì)思路同PLC控制的稀油站分閘連鎖控制的設(shè)計(jì)思路一模一樣，即當(dāng)主減速機(jī)稀油站滿足條件時(shí)，中間繼電器KA3得電動(dòng)作，其常開(kāi)點(diǎn)閉合，去磨機(jī)的合閘連鎖控制回路；當(dāng)主減速機(jī)稀油站不滿足條件時(shí)，中間繼電器KA4得電動(dòng)作，去磨機(jī)的分閘連鎖控制回路。顯而易見(jiàn)，當(dāng)磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)之后，如果主減速機(jī)稀油站控制回路突然掉電或失壓，KA4將因失電而不能動(dòng)作吸合，磨機(jī)就不能及時(shí)分閘，如果崗位操作人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行停機(jī)操作，主減速機(jī)就會(huì)因缺油而損毀。
值得慶幸的是，與主電機(jī)轉(zhuǎn)子串聯(lián)的液體電阻，其啟動(dòng)器雖然也是PLC控制，但此設(shè)備生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)時(shí)就充分考慮了失壓連鎖保護(hù)這一關(guān)鍵點(diǎn)，其合閘、分閘連鎖共用同一個(gè)繼電器，即當(dāng)液體電阻啟動(dòng)器滿足條件時(shí)，PLC輸出一個(gè)220V交流電壓，驅(qū)動(dòng)繼電器KA動(dòng)作，其常開(kāi)點(diǎn)閉合去合閘連鎖控制回路，而其常閉點(diǎn)則斷開(kāi)，去分閘連鎖保護(hù)控制回路。一旦PLC掉電或失壓，繼電器KA的常閉點(diǎn)立即復(fù)位去磨機(jī)分閘連鎖保護(hù)控制回路，使磨機(jī)及時(shí)分閘，從而對(duì)主電機(jī)起到了及時(shí)的保護(hù)作用。
可以采取以下解決辦法：對(duì)新線系統(tǒng)的所有水泥磨，其PLC控制的稀油站及主減速機(jī)常規(guī)繼電器控制的稀油站，各自去磨機(jī)合閘連鎖控制回路的KA1、KA3繼電器，將其常閉觸點(diǎn)分別與繼電器KA2、KA4的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)后，一齊接入磨機(jī)的分閘連鎖保護(hù)控制回路之中，即可消除由于設(shè)計(jì)考慮不周所帶來(lái)的安全隱患。為了避免觸點(diǎn)串接過(guò)多所導(dǎo)致的直流壓降現(xiàn)象，在此次改進(jìn)時(shí)，同樣對(duì)合閘連鎖控制回路進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，用380V繼電器KA的常開(kāi)觸點(diǎn)去合閘連鎖控制回路的A、B兩點(diǎn)。合閘、分閘連鎖保護(hù)控制改造前后的接線示意對(duì)照?qǐng)D，如圖二所示。
更改后，通過(guò)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)稀油站掉電或失壓后，分閘連鎖保護(hù)控制回路動(dòng)作準(zhǔn)確及時(shí)，保證了水泥磨控制系統(tǒng)的科學(xué)性、安全性和可靠性。
【作者：唐全勝】
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