卷扬式启闭机控制回路误动故障的分析与处理

卞春兵，张立坚，叶 婷，刘 涛

（江苏省灌溉总渠管理处，江苏 淮安223200）

1 概 述

2 误动故障情况

该闸因标准化管理需要，对原控制回路电缆接线不规范进行规范化整理。在整理PLC 柜内接线时，不拆线的情况下无法进行整理，故对柜内的接线进行了拆线整理并重新接线。虽然闸门现地控制柜的转换开关SA1 已转换至现地状态，但在此过程中误触发了现地控制柜15 号闸门启闭机的上升运行控制回路；当闸门达到设计开高时限位开关、超限保护以及闸门开度仪的上限保护均未及时动作切断控制回路，启闭机仍持续上升运行，带动闸门直至门顶动滑轮与启闭机底部平衡轮相碰并持续上升至滑轮组损坏、钢丝绳拉断，闸门自由落下。在相碰拉断钢丝绳的过程中电机过载保护热继电器也未动作，也未切断控制回路。

3 误动原因分析

通过对该闸控制原理图的分析并结合现场情况，初步判定发生此次误动故障的原因。

（1）控制回路设计存在一定缺陷，现地柜转换开关虽切换在现地控制位置，在远控端PLC 柜内的控制电缆发生互相触碰或短接时，会触发控制柜内上升或下降接触器动作并自保持住动作状态。

（2）上限行程开关未能准确动作，致使闸门行至顶部未能及时切断控制回路。

（3）闸门开度仪超过闸门最大上行程时，未及时发出保护信号，切断控制回路。

（4）当电机发生过载时，过载保护热继电器未能正确动作，保护切断控制回路。

3.1 控制回路缺陷分析

如图1 所示，该闸启闭机控制设有现地和远程两种控制方式，当现地控制方式时转换开关SA1的9 与11、13 与15、17 与19 分别接通，当采用远程控制方式时转换开关SA1 的10 与12、14 与16、18 与20 分别接通。

从图中可看出，无论转换开关SA1 在何位，其9、10、11、12、13、14、17、18 端子均与L1 处于等电位状态；也就是通往PLC 控制柜端子上的“远控停”的2 根电缆始终对地存在220 V 的电压，只要与“远控升”或“远控降”右侧通往PLC 柜端子上的电缆接触即可触发“升”或“降”电路的交流接触器动作。另两个回路的自保持接点KM11和KM12 均直接与上述等电位点相通，误碰触发接触器动作后，接触器即可自保持住工作状态，直到现地控制时按下停止按钮SB12、远程控制时PLC分断远控停继电器、达到上、下限时1SP、2SP 常闭接点断开、超过上下限时SP1、SP2 常开接点闭合或闸位计达到上、下限设定值时其保护输出常开接点闭合K11、K12 吸合其串接在控制回路的常闭接点断开中的任一条件出现，才能使控制回路断开接触器停止工作。其主要原因就是每台启闭机无论在现地还是远程控制情况下通往PLC 柜端子的1 组6 根控制电缆中均有2 根对地220 V 电压的电缆，只要与其余4 根电缆中的2 根发生触碰即可触发“升”或“降”控制回路，并使其自保持住工作状态，如未能及时发现停止运行各类保护装置又失灵将导致事故发生。

3.2 行程开关未动作原因分析

如图2 所示，通过现场行程限位机械指针所指位置可看出（见图2），在发生故障时闸门实际已经开致其最大开高4.5 m 处。可确定当时上限位开关1SP 常闭和超限开关SP1 常开接点均未动作，未能及时切断控制回路（见图3）。拆开检查发现，手动推动微动开关，使其动作时能可靠切断“上升”控制回路，但其内部触动微动开关的捌臂均处于自由转动状态，未锁定，也没能触动微动开关动作并切断控制回路停止启闭机运行。

3.3 开度测控仪达上限未动作原因分析

该控制柜每孔闸门启闭机还配备有1 台徐州淮海电子传感工程研究所生产的ZWY—4Ⅲ型闸门开度测控仪（见图4），分别通过与限位开关同轴安装的编码器和安装在启闭机平衡轮处的荷载传感器连接采集闸门的开度及荷载量信号（见图5），在本机面板数码显示同时，通过RS485 接口传送至自动控制系统。可通过对其内部P07 最高开度定值的设定来设定其上限开高保护，当其开高值达到设定值时其保护输出常开接点闭合中间继电器K11 吸合，其串联在上升控制回路的常闭接点K11 断开并切断上升控制回路，停止启闭机上升运行。如开高上限值设置不正确或开度编码器以及编号器连接至开度测控仪的线缆出现故障未能及时提供准确的闸门开高信号，则该保护处于无效状态，也不能及时停机。

通过查看该装置设置参数，PP25 闸门开度总量程设置值为160.00 m，最高上限开度参数PP07 查看发现其设计值为9.0 m，均超出该闸闸门允许最大开高4.5 m，由此判断最高上限保护未能及时切断上升控制电路的原因为其最高上限参数设置问题。

3.4 电动机保护未动作原因分析

该闸启闭机电机型号为YZ160M1—6 起重及冶金用三相异步电动机，额定工作电压380 V，额定工作电流13 A，但实际电机工作电流启门时在3.5 A左右，闭门时2.5 A 左右（见图6），其电动机保护选配的热继电器为施耐德配LAD7B106 底座LRD21 型，最小可整定电流为2 A，最大可整定电流为18 A。整定旋钮由2 A 至15 A 位置共化分为3格每格约为4.33 A，现场整定旋钮尖头指在2 安过点的位置，也接近电机的实际启门工作电流；但在不经校验的情况下，无法准确确定电流整定情况，易出现拒动情况。

热继电器虽然结构简单，价格低廉，但它自身的保护功能比较少，很多情况下都无法起到保护作用。而且，热继电器还存在重复性差、大电流过载故障之后不能再次使用、调整误差大等缺陷。据不完全统计，每100 次的电动机发生故障中，热继电器能够起到作用的次数不到30 次，保护性能不太可靠，这也有可能是导致这次故障发生后热继电器过载保护未能准确动作的原因。

4 防误动故障处理

通过对误动故障原因的分析，需对其控制回路进行改进，行程开关进行调整锁定，闸门开度测控仪参数进行重新设定。现地控制状态下当行程开关处于零位、超下限或开度测控下限保护输出时，其中任一种保护动作后按下“下降”启动按钮SB13下降回路应不能工作；当行程开关处于上限、超上限或开度测控仪上限保护输出时，其中任一种保护动作后按下“上升”启动按钮SB11 上升回路应不能工作。按下热继电器KH 测试钮后，无论按下“下降”按钮SB13 还是“上升”按钮SB11 控制回路均不能工作。通过对整个系统进行全面测试，以避免同类误动故障再次发生，确定启闭机运行安全可靠。

4.1 改进控制回路

现地与远程转换回路的改进，将转换开关SA1的13 与17 号桩头连接后与停止按钮SB12 连接，将转换开关SA1 的14 与18 号桩头与远控停的常闭接点连接（见图7）。“上升”和“下降”回路自保持回路的改进，将原来现地与远程控制共用的自保持常开接点改为由两组常开接点分别自保持的接线方式。

经改进后，当现地控制柜转换开关SA1 在再地控制位置时转换开关12、14、18 桩头以及通往PLC 柜的电缆对地均不会再产生220V 电压，其引至PLC 柜的一组6 根电缆无论任意发生触碰，均不会再触发“上升”或“下降”控制回路使其接触器吸合工作并保持住工作状态，实现现地控制与远程控制的真正分离。

4.2 调整行程开关

将行程开关的传动轴与启闭机传动轴分离，转动行程开关转轴，将机械指示调整至零位后将其下限位拐臂旋转至下限位微动开关2SP 常开接点分开；同时将下限超限限位开关SP2 常开接点处于半压下的状态，并将两拐臂的锁紧螺丝锁紧。同过卷向直径以及开式齿轮的传动比计算出启闭机传动轴转动一圈即限位开关转动一圈时闸门的实际开高，以此确定出闸门最高开高时限位开关转轴需转的圈数。将限位开关按计算的圈数转至闸门允许的最大开高处并查看机械指示是否与其吻合，将其上限位拐臂旋转至下限位微动开关1SP 常开接点分开；同时将上限超限限位开关SP1 常开接点处于半压下的状态，并将两拐臂的锁紧螺丝锁紧。为确保安全可将上限位设定至该闸正常运行的最高开度为宜，而并非其最大开度。

4.3 重设闸门开度

因闸门开度编码器是与行程限位开关同轴安装，所以在调整行程开关上下限时也应该同步进行闸门开度控制仪的调整。首先设置其开度总量程大于所需的最高开度值，零位调整的同时将测控仪开高参数置零位，并将其最大和最小允许开高保护值设定正确。在零位时其最小即下限保护输出正常能够准确切断“下降”控制回路。在将行程限位开关旋转至最高开度的过程中同时观察开度测控仪的开高值是否随其同步变化，当达到最大开度上限允许值时，上限保护输出正常能够准确切断“上升”控制回路。

4.4 选用和整定电机保护

仍使用热继电器进行电机过载保护，同时按启

门时电动机的工作电流来整定热继电器的定值，并对热继电器进行校验，确认其保护电流的准确性和动作可靠性［1］；但其保护性能差，误差大，易受环境温度等影响，导致动作时间不一致，出现误动或拒动现象，经过一段时间的运行后难以确保其准确可靠。如能更换为电机综合保护器进行保护，虽然成本高，但其节能，动作灵敏，精确度高，重复性好，保护功能比较齐全［2］，具有过流、堵转、三相不平衡、断相、过电压、欠电压、短路保护等功能［3］，寿命也长，更具有可靠性和方便性。

5 结 语

卷扬式启闭机的正反转控制电路应用广泛，其根据各类工程现场的实际情况控制电路的设计也是多种多样，我们在进行电路设计时应合理优化避免可能出现的各种误动故障。在进行设备现场安装调试时也应认真仔细，确保各种保护动作可靠，保证设备在允许的工作范围内安全可靠的运行。