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电气控制回路中的隐性故障及其处理办法

发布于：2015-06-23 13:58:23 来自：电气工程/供配电技术 [复制转发]

电气自动控制系统由于设计时考虑不周所带来的电气隐患都可以称之为隐性故障。由于此类故障的特点为非常见性，并且具有一定的潜伏性和隐蔽性，像是一颗随时都会爆发的定时炸弹，应该引起工程技术人员的高度重视。因为这类隐性故障不发生则已，一旦发生，则危害较大，轻则使控制系统不能正常工作，重则导致重大设备安全事故，造成重大经济损失。现介绍光大水泥有限公司水泥磨控制回路中存在的两例隐性故障及消除故障的具体措施，供同行借鉴和参考。

电器触头串接过多所导致的隐性故障

控制回路中的触头、接头往往是控制回路的薄弱环节，也是容易发生故障的地方。触头、接头接触不良或氧化，就会增大接触部分的电阻，因此在控制回路的设计中，应当尽可能减少回路的接头或触头串接的数量，接头或触头串接过多的回路不宜使用，确实无法避免时，应当进行合理的转换。

光大水泥有限公司旧线水泥磨稀油站控制系统为常规的继电器控制系统。1994年初，该公司旧线6号水泥磨投入生产，磨机控制系统运行多年以后，经常出现磨机不能正常启动的故障。经现场检查发现，提升机、慢转电机与磨机合闸连锁的交流接触器的辅助触点，磨机前后轴瓦油压、主电机前后轴承油压、主减速机油压等与磨机合闸连锁的中间继电器触点及主电机转子串接的液体电阻，其启动器中与磨机合闸起连锁作用的中间继电器触点，都有不同程度的氧化现象。以上多个连锁触点都依次串接于直流48V的合闸连锁控制回路之中，由于各触点有不同程度的氧化现象，因而无形之中增大了合闸路中触点的接触电阻，从而使得直流48V控制电压在通过各连锁触点之后，电压逐步降低，合闸线圈最后的电压远低于其工作电压48V（通过在配电实地测量，合闸线圈的最后实际电压只有35V左右），因而合闸线圈不能充分动作而合闸。

临时应急的处理办法是将各触点氧化部分刮干净，以减少接触电阻。最彻底的解决办法是将连接于直流回路中的、与磨机合闸连锁的车间控制柜中相关的交流接触器或中间继电器的一连串连锁辅助触点，将其A、B两端从原控制回路中断开，串接一个工作电压为380V的工作电压之中，再将交流继电器KA的常开触点接入 A、B两点之间。磨机主电机控制回路改进前后的对照示意图如图一所示。

注：①KM1、KM2分别为提升机、慢转电机接触器的辅助触点。②KA1、KA2、KA3、KA4分别为磨机前后轴瓦油压、主电机油压、主减速机油压连锁继电器触点。③KA5为液体电阻启动器连锁继电器触点。④改进后KA0、KA1分别为失压、过流继电器的连锁点。⑤KT为液体电阻启动器延时保护继电器的连锁点。⑥Q为真空断路器的辅助触点。⑦SQ为合闸位置辅助行程开关。⑧SA1、SA2分别为车间控制室、配电控制柜的转换开关。⑨SB1、SB2分别为配电合、分闸试验按钮。

当提升机、慢转电机、磨机前后轴瓦油压、主电机前后轴承油压、主减速机油压及液体电阻启动器满足条件时，串接的380V交流继电器将会动作，其常开触点闭合，接通磨机的合闸回路，从而使主电机正常合闸。此电路改进后具有两个特点：一是通过交流继电器进行转换，将连接于直流回路中的一大串触点转换成一个触点，解决了直流控制回路中因串接触点过多、电阻过大而产生的直流电压衰减的问题，保证了磨机的正常启动；二是通过观察指示灯HL或改装后的交流继电器KA的动作情况，可以快速判断出导致磨机不能正常启动的故障大致的位置，如果交流继电器KA不动作或指示灯HL不亮，则证明车间控制柜内与磨机合闸相关的各连锁点，可能存在问题；反之，则证明高压配电室内的相关辅助触点可能没有到位。此外，还可以快速判断出导致磨机分闸的原因是出在车间控制部分还是出在高压配电控制部分，可以尽快找到故障点，及时排除故障，恢复正常生产。

设计考虑不周导致的隐性故障

各种设计本身就有一个从理论到实践，再从实践到理论多次反复验证的过程。一个认为成熟的设计，难免会有漏洞和疏忽，对工程技术人员来说，关键是如何在实践维护中做好查漏补缺这项工作，消除各式各样由于设计时考虑不周所导致的隐性故障。

光大水泥有限公司新线水泥稀油站（磨机前后轴瓦、主电机前后轴承）采用omronC200HPLC进行控制，采用常规的继电器控制系统。PLC控制的稀油站与磨机连锁保护的工作原理是:当稀油站(磨机前后轴瓦、主电机前后轴承)油压、油流量满足条件时，PLC输出一个220V交流信号驱动中间继电器 KA1动作，KA1常开点闭合，去磨机的合闸连锁控制回路；当稀油站的油压、油流量，磨机前后轴瓦、主电机前后轴承温度不满足条件时，PLC输出另一个 220V交流信号驱动中间继电器KA2动作，KA2常开点闭合，去磨机的分闸连锁控制回路。

工程设计单位考虑到了油压、油流量、温度等检测信号不满足条件时，磨机分闸连锁控制回路必须要动作，却忽视了磨机正常运转之后，如果PLC突然掉电或失压磨机到底有没有必要及时进行分闸？由于疏忽了这一关键性的节环，因而无形之中埋下设备事故隐患。

光大水泥有限公司新线水泥磨自1997年投产，运行多年以来，还没有出现过在运行过程中PLC突然掉电或失压的现象，因而设计上存在的缺陷一直没有暴露出来，直到2002年5月，正在运行中的8号水泥磨稀油站PLC突然掉电，该磨稀油站的油泵电机也因此断电停止工作，而磨机照常运转，不能及时自动分闸，由于岗位操作人员发现及时，紧急手动分闸，才避免一次重大的设备安全事故发生。事后对设备安全事故原因进行分析，发现此次PLC掉电是因PLC的启动和停止用的停止按钮接触不良所致（其他因素也会导致，如PLC工作电源掉电或失压）。常规的设计思路是利用继电器失压后，其常闭点复位去实现分闸连锁保护。而此设计为PLC输出使继电器得电，其常开点闭合去实现分闸连锁保护，所以当PLC掉电或失压时，PLC就有可能再有222V电压输出，对应的分闸连锁保护继电器KA2根本就不可能动作而使磨机分闸。此次事故之后，工程人员对新线水泥连锁保护控制系统也进行了检查，发现磨机主减速机稀油站与磨机的分闸连锁保护也存在类似的隐性故障。虽然主减速机稀油站采用常规的继电器控制系统，但其与磨机连锁分闸保护控制的设计思路同PLC控制的稀油站分闸连锁控制的设计思路一模一样，即当主减速机稀油站满足条件时，中间继电器KA3得电动作，其常开点闭合，去磨机的合闸连锁控制回路；当主减速机稀油站不满足条件时，中间继电器KA4得电动作，去磨机的分闸连锁控制回路。显而易见，当磨机正常运转之后，如果主减速机稀油站控制回路突然掉电或失压，KA4将因失电而不能动作吸合，磨机就不能及时分闸，如果岗位操作人员不能及时发现进行停机操作，主减速机就会因缺油而损毁。
值得庆幸的是，与主电机转子串联的液体电阻，其启动器虽然也是PLC控制，但此设备生产厂家在设计时就充分考虑了失压连锁保护这一关键点，其合闸、分闸连锁共用同一个继电器，即当液体电阻启动器满足条件时，PLC输出一个220V交流电压，驱动继电器KA动作，其常开点闭合去合闸连锁控制回路，而其常闭点则断开，去分闸连锁保护控制回路。一旦PLC掉电或失压，继电器KA的常闭点立即复位去磨机分闸连锁保护控制回路，使磨机及时分闸，从而对主电机起到了及时的保护作用。

可以采取以下解决办法：对新线系统的所有水泥磨，其PLC控制的稀油站及主减速机常规继电器控制的稀油站，各自去磨机合闸连锁控制回路的KA1、KA3 继电器，将其常闭触点分别与继电器KA2、KA4的常开触点并联后，一齐接入磨机的分闸连锁保护控制回路之中，即可消除由于设计考虑不周所带来的安全隐患。为了避免触点串接过多所导致的直流压降现象，在此次改进时，同样对合闸连锁控制回路进行了转换，用380V继电器KA的常开触点去合闸连锁控制回路的 A、B两点。

更改后，通过试验，发现稀油站掉电或失压后，分闸连锁保护控制回路动作准确及时，保证了水泥磨控制系统的科学性、安全性和可靠性。

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