高速公路隧道通风系统调试常见故障与维护

杨智平

（福建华拓自动化技术有限公司，福建 福州 350000）

高速公路隧道通风效果一定程度上关系着隧道安全性，故而一直备受重视，为保障通风系统应用效果，需在调试阶段分析其常见故障，研究故障形成原因，制定可行性解决方案，结合通风系统基本结构，对其进行系统化、全面化维护，发挥出通风系统在各个阶段应有的效用，创造良好的通行环境。

1 高速公路隧道通风系统构成分析

以国内某高速公路隧道为例，研究其通风系统调试常见故障与维护方法。已知该隧道通风系统由供电回路、配电控制箱、射流风机等组成手动控制回路，通过PLC网络、配电控制箱构成自动控制回路，如下图1所示。所用控制方式为三级结构：风机开关箱、隧道变电所、监控分中心，三级控制皆可实现人工控制，自动控制由监控分中心操作，一般工况下，配电箱控制中心处于“自动/远程”键位，通过监控分中心监控体系实现对整个通风系统的全线监控，检测系统状态，在出现故障问题时转为人工控制模式。分析自动控制模式，包括两种形式：第一，特定状况下，预先编制风机控制程序，人工确定后实施自动控制；第二，通过CO/VI检测器获取数据，完成风机调节。

图1 高速公路隧道通风系统自动控制图

2 高速公路隧道通风系统调试常见故障

综合高速公路隧道通风系统运行过程中的各类故障特征，总结常见故障类型，主要集中在以下几个方面：第一，通风系统风机不转动或者转速不稳定；第二，通风系统风机发生各种噪音，包括电磁噪音、机械噪音、空气动力噪音；第三，风机温度超过正常温度限值；第四，风机流量较小，低于额定流量；第五，风机难以正常起动；第六，软启动屏难以正常显示，处于不工作状态；第七，启动过程电流太大、不稳定；第八，风机显示故障，点击启动键难以正常启动；第九，整个隧道群或者变电所风机难以正常启动。

3 故障原因分析

在故障原因分析时，从三个方面展开研究。

3.1 设备本体故障

设备本体故障，主要包括：①工作人员忘记接通电源、风机内存在异物、杂物卡死，风机不工作；紧固件脱落、松动。②风机安装螺栓松动，造成共振，进出气口滤网长期不清理，出现堵塞；设备连接件松动造成风机振动、发热；输入电压过低、过高；三相电流运行时不平衡；设备选型出现失误，使得风机性能参数不匹配，出现功率过载发热；供电线路电线截面过小。③进出气口过滤网堵塞、风机反向转动、电机问题、电源电压未达到额定电压。

3.2 电气故障

电气故障包括：①供电线路出现短路、断路、跳闸。②空气开关长延时问题，瞬时电流脱扣器选型与风机类型不契合，或者整定值太小。③软启动器问题：启动时间过长、起始电压设置太高；内部接线松动、显示屏故障；输出端接触不良、未接线引发的电源缺相；参数设置不适宜。④电流表、电压表显示故障、不稳定。⑤风机启动时，保护元件动作，让接触器难以正常闭合；风机启动过于频繁，造成温度过高，软启动器出现过热保护跳闸，整定时间过长，散热风扇被损害。

3.3 远程控制故障

远程控制故障，主要源于：①通信设备、光缆被损坏，不工作。②隧道变电所风机配电柜开关设定在“远程手动”，如下图2所示。③PLC故障：设备长久使用，未及时更新、维护，使得设备难以正常工作；继电器损坏、接线松动。

图2 风机控制界面示意图

4 高速公路隧道通风系统维护方法

4.1 易发故障处理

故障排除，关注以下要点：①针对风机转速不稳定，可能来源于以下数个方面因素：可控硅问题，造成风机开路、短路，可以观察到风机时快时慢，还可能会因接触不好，造成风机停转；可控电阻可能会随着风机使用时间增加造成接触不良；风机设有四个或者六个二极管，若是其中一个出现损坏，会干扰整个风机的正常运转，需要检查故障点，更换新的二极管；检查发电机旋子、整组子间有无异常情况，检测电阻值有无变迁；在初步排除自身问题后，可检查外部原因，比如风机风压正常与否、连接电线有无松动等。②噪音排除方法。从风机生产、研制层面分析，研究如何有效提升各个元件的配合性能，可通过提升电机技术，降低噪音；安装消音装置，不干扰隧道风机稳定通风条件下，在隧道风机进风口、出风口一侧安装隔音装置。

4.2 高速公路隧道通风系统常规维护手段

高速公路隧道通风系统常规维护手段，涉及多个方面内容：①接通电源，分派若干个2～3人的维护小组，检查通风系统各个位置的运行情况，包括接线情况、有无异响、火花、高温等状况；检查过的位置进行特别标识，避免重复检查造成的资源、时间浪费。②根据维护记录，确定比较容易松动的紧固件、螺栓等，对其加以紧固，针对比较卡涩的螺栓，应适当加入润滑油；根据螺栓使用年限、实际状况决定是否进行更换。③清除过滤网等位置堵塞物；更换电机或者调整变压器档位；检查通风系统供电回路，必要时可装置若干传感器、监控设备，接入到监理中心，在出现相关问题时发出告警信息，提示管理人员处理。④检查外围线路、元器件，在软启动器应用时，等待其度过冷却期再重新启动，控制软启动器在一定时间单位内的启动次数，避免因重复开启造成的故障问题。⑤检查通信链路，必要时重新熔接、换上同类型的全新通信设备；道路隧道变电所风机配电柜开关灯若无特殊情况，需一直转到“远程/自动”键位。

4.3 进行检查、调试

通风系统中，风机是主要组成部分，以其检查、调试工作来展开具体化分析：①外观检查。组织专业人员检查风机整体装配质量，比如装配坚固性、出线端连接正确性、转子转动灵活性、有无轴径偏摆。②测定绝缘电阻。更换所有绕组后，测量各绕组间绝缘电阻（要求≥5MΩ），通过500 V的兆欧表测量风机各绕组对机壳的绝缘电阻，＞5MΩ代表合格。③耐压试验。更换所有绕组后，展开绕组对机壳及绕组相互间的绝缘强度试验，若是绕阻能承受超过1 min的耐压试验，代表合格。④空载试验。在通风机上加载安全、三相平衡额定电压，维持空转30 min，若是无异常情况发生，代表设备合格。⑤风机调试。风机调试时需关注以下要点：第一，在风机试车时，阅读说明书，确保接线方法、作业电压、电源、电器元件容量等无误差；第二，调试工作至少两人负责，其中一人观察风机状况，一人操控按钮，若是出现异常问题停机查看，确保不存在倒转、异响等；风机开端工作后，查看各项工作电流有无超限、不稳定，解决问题后再运行；第三，隧道进风口、隧道风机箱等全开时所耗电机功率最大，观察此时电机有无损坏风险，在电机试车时关闭出口管路、地道风机进口等位置阀门，在启动后再渐渐开启阀门，在整个调试过程中需关注地道风机电流有无超过额定电流；第四，风机允许降压启动或者全压启动，但是在降压启动时，风机转矩与电压平方保持正比关系，保持全压启动时，电流是额定电流5～7倍，但是若是电容量缺乏，必须选择降压启动方式；双速隧洞风机试车时，先低速转动，观察有无倒转，不能同时高速启动运行，避免电机受损、开关跳闸；风机正常运转时，测量风机输入电流，避免超过额定电流，如果超过，需要再检查供给电压值。

4.4 通风系统维护保养

通风系统维护保养，关注以下要点：①按照DB13T 5084-2019高速公路隧道预防性养护技术规范，定期、经常性对通风系统展开检修，其中定期检修频率设定为1次/年，经常检修频率为1次/3月。②风机常见维护与保养，包括：空气滤清器检查，判断其有无堵塞，若是灰尘过多，必须拆下进行清洗，注意风机进风网口要保持通畅、皮带每三个月要定期调整松紧、风机电机要注意防水保持清洁。③通风系统在运行时，可能会出现异物掉落的情况，需在风机停下或者低速运转时再进行清理，严禁维护人员私自进入危险区域工作。④喷气风扇每月运转一次，保障电动机轴承润滑状态良好；定期加入适量润滑油脂，加油频率是12月/次，润滑油脂的美孚力满足EM标准，每个轴承加油150 g，在注油时，操作加油枪从风机风筒注油嘴注入，再排出多余费油，显示表显示轴承油较低时，查明原因并进行补充；检查喷气风扇各个位置的紧固螺栓，若是松动，需要更换螺栓或者弹性垫圈；经常性检查喷气风扇轴承，主要是听有无异常杂音，及时确定诱发因素，加以解决。

4.5 通过PLC程序推断通风系统故障

通过PLC程序推断通风系统故障，可快速确定故障点、故障特征、故障原因等，进行定向地解决、维护，提升系统维护针对性，具体流程如下图3所示，其中A指的是风机异常；B指的是PLC、风机通信状态是否正常；C指的是主机发出相关指令后，检查PLC变量有无明显变化；D通过PLC系统排除故障问题；E指的是PLC能否正常运行；F指的是检查继电器是不是正常吸合；G指的是：如果继电器未工作，首先检查线圈有没有导通，重新更新新的、同类型的继电器，测试其功能；检查风机控制箱是否在自动/远程键位；H指的是系统性的检查DC24V电源；I指的是检查光端机、收发指示灯能不能正常亮；K指的是检查光端机收发指示灯闪烁与否；L指的是更换光收发器、光端机；M指的是检查以太网与PLC通信收发指示灯闪烁与否；N指的是检查RI45接头松脱与否、金属接触片有没有被氧化。

图3 PLC系统故障排除流程图

4.6 完善通风系统维护管理方法

完善通风系统维护管理方法，可从以下数点着手：①确定维护流程。根据通风系统安装设计方案、相关设备使用说明等提前制定维护方案，确定维护流程，若无特殊情况，需严格按照流程完成系统维护。②完善责任机制。明确隧道通风系统维护进程中各岗位的基本责任，落实一岗一职制，在出现相关故障问题时，可通过故障点所处位置、发生原因等及时锁定责任人，实现故障问题的迅速解决，并可有效提升维护人员重视程度，使其能够更好地完成维护任务，避免因人员因素而诱发通风系统故障，保障通风系统应用的持续性、有效性。

5 结语

综上，文章就高速公路隧道通风系统调试常见故障与维护展开了重点论述与分析，建议给予其足够的重视，分析各项维护对策在实际落实中的具体情况，分析其优势与不足，发扬优势、弥补不足，稳步提升维护效果，推动高速公路隧道稳定运营。