高速公路通风系统调试常见故障探析

吴奋读

(合诚工程咨询集团股份有限公司 福建厦门 361009)

高速公路通风系统调试常见故障探析

吴奋读

(合诚工程咨询集团股份有限公司 福建厦门 361009)

高速公路通风系统调试过程故障类型繁多，迅速判断故障原因并解决，可保障安全运行。文章采用现场实地调研、分类列举的方法，以南安(金淘)至厦门高速公路(厦门段)机电工程通风系统安装调试及试运行过程中出现的故障为例，探析各类常见故障产生的原因及处理措施。分析认为，常见的故障主要为通风设备本体、电气控制及远程自动控制故障三大类。

高速公路；通风系统；故障

0 引言

十二五期间我国高速公路飞速发展，福建省总里程已超过5 000km[1]。福建崇山峻岭，高速公路隧道较多，管理运营好机电工程设备是确保福建高速公路安全平稳运行的关键。

高速公路通风系统承担着稀释及排出隧道内汽车尾气的作用，可在火灾时迅速排烟，为隧道安全运行做保障[2]。本文根据南安(金淘)至厦门高速公路(厦门段)机电工程通风系统安装调试及试运行过程中出现的常见故障做出了分析，并给出了建议，可供同行借鉴。

1 工程概述

该项目南安(金淘)至厦门高速公路(厦门段)总长41 km，全线共设5处互通，7座隧道，分别是双溪口、龙门岭、小坪、莲花、小溪山、凤溪、岩内隧道。隧道为双车道双洞单向交通，其中有5座长隧道设置射流风机通风系统，分别为龙门岭隧道14台，小坪隧道2台，风机功率为37kW/台；莲花隧道30台，凤溪隧道16台，岩内隧道12台，风机功率为30kW/台，风机启动方式为软启动。

2 系统构成

该项目通风系统主要由射流风机、风机配电控制箱、供电回路等构成本地的手动控制，再由风机配电控制箱及PLC网络构成通风系统的自动控制。自动控制系统如图1所示。

图1 自动控制系统图

该项目通风系统控制方式分为厦门监控分中心、隧道变电所及风机开关箱三级，三级控制均可通过人工操作，自动控制由厦门监控分中心操作。

常规工况状态下，隧道变电所内风机配电箱控制开关打在“自动/远程”上，由厦门监控分中心监控系统计算机对全线通风系统进行监控，自动检测通风系统的实时状态并操作，当发生故障时则采用人工控制的方式。

风机自动控制模式有两种：①在一些特定情况下选用某种预先编制的控制程序通过人工确认后进行风机自动控制；②根据CO/VI检测器(隧道一氧化碳/能见度检测器)得到的数据进行调节风机[3]。

3 常见故障探析及处理措施

3.1 常见故障

3.2 起因探析

起因如下：

(1)未接通电源；电机不工作；风机内有异物卡死。

(2)紧固件松动或脱落，风机内有异物。

(3)进出气口滤网堵塞，风机安装螺栓松动，引起共振。

(4)设备连接件松动致使风机振动引起发热；风机三相电流不平衡；风机输入电压过高或过低；设备选型错误，致使风机的性能参数不匹配造成功率过载发热；供电线路电线截面过小。

(5)进出气口过滤网堵塞；风机转速达不到额定转速，电源电压低于额定电压或电机问题；风机转向反向；风机质量问题，达不到额定风量。

(6)供电线路短路跳闸或断路。

(7)软启动器的输出端未接线或接触不良造成电源缺相，软启动器保护动作[4]。

(8)空气开关长延时或瞬时电流脱扣器的整定值太小或选型与风机不匹配；软启动器的起始电压设置太高或启动时间太长[5]。

(9)软启动器内部接线不牢固：软启动器显示屏故障。

(10)电流表显示故障；电压不稳定，软启动器误动作；软启动器参数设置不合理。

(11)风机启动过程中，出现相关保护元件动作，接触器无法闭合，致使软启动器出现重复启动。

(12)经常启动，致使温度太高，引发软启动器过热保护跳闸；软启动器的整定时间太长，起始电压太低； 软启动器的散热风扇损坏；软启动器过电流损坏。

(13)通信光缆断路；通信设备损坏。

(14)隧道变电所风机配电柜开关打在“本地或手动”上。

(15)PLC继电器损坏： PLC接线松动引起接触不良[6]。

(16)隧道内PLC设备使用环境较恶劣，PLC机柜内灰尘过多造成，PLC程序错误或混乱。

3.3 对应处理措施

(1)接通电源，检查电机接线，清除风机内异物。

(2)拧紧紧固件，清除风机内异物。

(3)清除进出气口过滤网上异物，紧固螺栓。

(4)紧固风机固定螺栓，检查风机接线，重新紧固接线；装设过载保护装置；检查风机选型，必要时更换风机；增大供电线路电线规格。

(5)清除过滤网堵塞物；调整变压器档位或更换电机；风机重新接线；更换合适风机。

(6)检查风机供电回路。

(7)检查电源输出端接线情况，紧固接线。

(8)调整空开整定值或空开重新选型： 调小软启的起始电压或缩短启动时间。

(9)检查并紧固软启动器内部接线；更换显示屏。

(10)更换电流表；更换控制板，电压稳定后重新启动；重新整定参数。

(11)检查外围元件和线路。

(12)待软启动器冷却后再重新启动，控制软启动器的单位时间内启动次数；重新整定软启动器的参数，缩短启动时间，提高起始电压；更换散热风扇；检查软启动器功率规格并更换。

(13)检查通信链路，并重新熔接；更换通信设备。

(14)将隧道变电所风机配电柜开关打在“远程或自动”上。

(15)更换继电器；检查接线并紧固。

(16)定期清除PLC机柜内插槽接口的灰尘,保持清洁；重新修改安装程序。

4 建议

通风系统安装调试完成后进入设备试运行期，由于隧道环境差，对机电工程硬件损坏较大，故障频繁。设备种类繁多，系统通信结构各异导致了故障现象复杂，迅速排查故障可提高项目维护工作的效率。根据南厦高速公路机电工程通风系统现场调试过程及试运行期间出现的问题，总结经验提出以下建议供同行及机电设备运营单位参考。

4.1 风机故障处理及保养

(1)风机运行时出现常规故障，应严格按设备说明书的相关规定进行排查和维护。

(2)运行中出现非常规的问题，应尽快与风机厂家取得联系，由厂家赴现场解决。

(3)定期检查风机的运行情况。

(4)建立风机定期维护保养制度。

4.2 软启动器日常检查及维护

(1)定期检查软启动器的使用环境，确保符合其运行工况。若环境较为潮湿，应及时烘干[7]。

(2)定期复查接线端子是否处于牢固状态，开关柜内各种器件有无过热、变色等异常现象。

(3)定期清理灰尘，保障良好的散热环境，避免引起漏电和短路。

4.3 常见通风系统 PLC故障推断流程(图2)

A：风机无法控制；

B：主机与PLC通信是否正常；

C：检查主机发出命令后，PLC变量是否变化；

D：转入PLC故障排除流程；

E：PLC模块是否正常输出；

F：检查继电器是否吸合；

G：若继电器不工作，检查继电器线圈是否导通，更换备用继电器测试，也可手动打开继电器测试外围设备，同时排查风机控制箱是否处于自动/远程控制模式；

H：检查DC24V电源；

I：检查光端机电源、收发指示灯是否亮；

J：更换光端机电源；

K：检查光端机收发指示灯是否闪烁；

L：更换光端机或光收发器；

M：检查PLC以太网通信模块收发指示灯是否闪烁；

N：检查RJ45接头是否松脱，金属接触片是否有氧化现象。

图2 PLC故障判断流程

5 结语

高速公路机电工程通风系统在调试过程中故障类型繁多，原因也很复杂，根据调查结果主要故障为风机设备本体故障、电气故障、远程控制故障等3类，其中电气故障发生的情形最多。如能迅速判断通风系统故障产生的原因，采取得力措施解决，是机电工程顺利完成调试工作及安全运行的保障。

[1] 黄亮金.福建省高速公路路政管理研究[D].福州：福建师范大学，2013.

[2] 张建亮.高速公路的隧道监控[J].山西建筑，2007，33(34)：331-332.

[3] 张良.plc在高速公路隧道监控系统中的应用[J].微计算机信息(测控仪表自动化)，2004，20(2)：5-6.

[4] 张岩松.油田电动机软启动装置故障分析[J].石油石化节能，2014(8)：31-33.

[5] 何成跃.论水流量计量与节能的关系[J].石油石化节能，2014(8)：23-24.

[6] 阎巍山，张志权.浅析导致PLC故障的几种原因[J].中国科技纵横，2010(14)：240.

[7] 姜立伟，崔爱军.软启动器在绕线电动机起动中的应用[J].科技致富向导，2015(12)：128.

Analysis of common malfunction in the commissioning of Expressway ventilation system

WUFendu

(Holsin Engineering Consulting Group limited Company,Xiamen 361009)

There are many types of malfunction in the process of expressway ventilation system, which can quickly judge the cause of the malfunction and solve the problem to ensure safe operation.Based on the method of field investigation and classification, this paper analyzed the causes and treatment of various common malfunction according to the malfunction in the installation, commissioning and commissioning of the ventilation system of Nan'an (Jintao) to Xiamen Expressway (Xiamen section) Measures.The main malfunction are the three major categories of ventilation equipment, electrical control and remote automatic control malfunction.

Expressway； Ventilation system； Malfunction

吴奋读(1985.2- )，男，工程师。

E-mail:389428310@qq.com

2017-02-27

TU85

A

1004-6135(2017)06-0133-03