陳秀芳CHEN Xiu-fang；陳興洲CHEN Xing-zhou

（①七冶安裝工程有限責(zé)任公司，貴陽 550000；②河南工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，鄭州 450000）

（①The Seventh Metallurgical Construction Installation Engineering Corp.Ltd.，Guiyang 550000，China；②College of Mechanical and Electrical Engineering，Henan University of Technology，Zhengzhou 450000，China）

0 引言

在冶金系統(tǒng)的自動化生產(chǎn)線中，控制柜工作的環(huán)境惡劣，整個控制系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，對控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定性要求高。在施工調(diào)試過程中，由于各種原因引起的故障排除及原因查找對項(xiàng)目驗(yàn)收和后續(xù)投產(chǎn)具有至關(guān)重要的作用。

1 故障產(chǎn)生與表現(xiàn)

在筆者所在公司承建的某氧化鋁廠原料車間新增輥壓機(jī)及其附屬設(shè)備安裝工程施工的調(diào)試試車階段，直流屏顯示高壓柜控制電源接地。故障發(fā)生的過程是在輥壓機(jī)試車時，根據(jù)試車流程，首先選擇啟動輥壓機(jī)的動輥高壓電機(jī)及定輥高壓電機(jī)并進(jìn)行24 小時空載運(yùn)行，檢查高壓電機(jī)運(yùn)行情況，在這一步電機(jī)空運(yùn)行狀態(tài)正常。第二步在高壓電機(jī)空運(yùn)行24 小時正常后，將高壓電機(jī)與輥壓機(jī)連接，選擇由輥壓機(jī)廠家配套的控制系統(tǒng)柜啟動輥壓機(jī)，對輥壓機(jī)進(jìn)行空負(fù)荷試車。并在空負(fù)荷試車前，首先將動輥和定輥高壓柜斷路器小車由試驗(yàn)位置放至工作位置，將高壓柜、就地轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換到遠(yuǎn)方位置，高壓電機(jī)啟動電阻（水電阻）柜、輔助設(shè)備及PLC 柜準(zhǔn)備完畢，此時系統(tǒng)啟動柜觸摸屏狀態(tài)顯示輥壓機(jī)備妥并允許啟動。然后啟動輥壓機(jī)，此時動輥高壓電機(jī)開始按照預(yù)先設(shè)定的程序啟動運(yùn)行，動輥高壓電機(jī)運(yùn)行正常后，再程序啟動定輥高壓電機(jī)，此時直流屏顯示高壓柜控制回路接地，發(fā)出故障報警信號，并且在觸摸屏上無法復(fù)位故障告警信號。

2 故障診斷與排除

故障發(fā)生后，根據(jù)安全操作規(guī)范停止試車并對高壓柜控制回路進(jìn)行檢查。

首先按下停止按鈕，輥壓機(jī)高壓開關(guān)柜斷路器斷開，停止輥壓機(jī)運(yùn)行，然后斷開高壓開關(guān)柜控制電源，用500V絕緣搖表對控制回路進(jìn)行絕緣檢查，檢查結(jié)果顯示高壓柜控制回路絕緣良好，沒有接地。根據(jù)檢查結(jié)果沒有接地，再次啟動輥壓機(jī)，輥壓機(jī)啟動后直流屏再次報高壓柜控制回路接地故障。此時用數(shù)字萬用表測量高壓柜控制回路正對地電壓為+110V，負(fù)對地電壓-109V，測量結(jié)果顯示高壓柜控制電源正常，高壓柜控制回路并沒有接地，但是此時直流屏顯示的高壓柜控制回路接地故障及報警信號無法復(fù)位。根據(jù)以上表現(xiàn)，初步分析確定故障原因不是高壓柜控制回路接地造成，可能是交流干擾引起的直流屏報高壓柜控制回路接地故障。用數(shù)字萬用表測量高壓柜控制回路交流電壓，測量結(jié)果顯示高壓柜控制電源里面交流電壓幅值高達(dá)50～60V。

至此，找到交流電壓的來源至關(guān)重要。通過對系統(tǒng)原理圖、接線圖分析，在高壓開關(guān)柜上除了控制回路是直流電源外，交流電源只能是通過外部送進(jìn)來的。通過對設(shè)計(jì)圖紙與各個設(shè)備廠家資料對比查看發(fā)現(xiàn)，就地控制箱上的就地、遠(yuǎn)方選擇開關(guān)信號、輔助設(shè)備自動控制用PLC 柜I/O 信號均采用交流220V 電源供電，輥壓機(jī)配套的系統(tǒng)啟動柜PLC 的I/O 信號及高壓電機(jī)啟動用水電阻柜PLC的I/O 信號也采用交流220V 電源供電，并且這幾個電柜引到高壓柜的交直流信號回路和控制回路共用一根電纜。為了確認(rèn)高壓柜控制回路接地故障是否為交流電源引起，計(jì)劃采用分路檢測進(jìn)行檢查。首先將這幾個電柜的交流信號回路從端子板拆除，然后再次測量高壓開關(guān)柜直流控制回路里的交流電壓的幅值，此時測量發(fā)現(xiàn)高壓開關(guān)柜直流控制回路里的交流電壓幅值由50～60V 下降到3～4V 左右，同時在直流屏上高壓柜控制回路接地故障信號也自動消除了。為了進(jìn)一步驗(yàn)證，重新將拆除的各分路交流信號線逐一恢復(fù)，同時測量高壓柜直流控制回路的交流電壓。第一步先把就地控制箱上的交流信號恢復(fù)，然后測量高壓開關(guān)柜直流控制回路的交流電壓，結(jié)果顯示高壓開關(guān)柜控制回路里的交流電壓幅值上升到7～10V。第二步把輔助設(shè)備自動控制用PLC 柜拆除的I/O 信號線恢復(fù)，測量高壓柜直流控制回路的交流電壓，此時高壓控制柜上直流控制回路里的交流電壓上升到17～20V 左右。然后把系統(tǒng)啟動柜PLC 拆除的I/O 信號線恢復(fù)，高壓控制柜直流控制回路里的交流電壓上升到35～40V 左右。最后把水電阻柜PLC 拆除的I/O 信號線恢復(fù)，高壓柜直流控制回路里的交流電壓上升到50～60V 左右。根據(jù)以上檢測結(jié)果，確認(rèn)故障原因是因?yàn)楦邏汗窭镏绷骺刂苹芈分绷麟娫磁c各輔助設(shè)備之間的I/O 交流信號共用電纜造成。擬定故障解決方案是采用交直流分離電路，通過改造將交流信號回路從直流控制回路電纜中分離出去，這樣使直流控制回路電源和交流信號回路電源電纜隔離屏蔽，互不干擾。經(jīng)過再次試車，設(shè)備故障消失，并帶負(fù)荷試車至投產(chǎn)，均沒有再次發(fā)生此故障。

3 故障原因分析

在進(jìn)行此類設(shè)備調(diào)試時，經(jīng)常會有此類故障產(chǎn)生，根據(jù)分析，產(chǎn)生此類故障原因主要有以下兩點(diǎn)：

①設(shè)計(jì)中沒有遵循信號回路和控制回路獨(dú)立的原則。在圖紙中只考慮高壓開關(guān)柜操作所用的直流控制電源，沒有考慮高壓開關(guān)柜提供的無源信號接點(diǎn)接到PLC 的I/O信號回路電源是交流電源，并且沒有將信號回路和控制回路電纜分開設(shè)計(jì)。

②施工不規(guī)范，沒有嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行。在施工中沒有仔細(xì)對設(shè)計(jì)圖紙及各個設(shè)備廠家提供的設(shè)備資料進(jìn)行核對，沒有發(fā)現(xiàn)信號回路與直流控制回路共用一根電纜不符合規(guī)范要求，進(jìn)而沒有將直流信號回路、交流信號回路和控制回路電纜分開敷設(shè)，并且將電纜兩端的鎧甲和屏蔽層良好接地。

4 總結(jié)

通過此例直流系統(tǒng)報絕緣接地故障及處理過程，必須認(rèn)識到在施工過程中必須嚴(yán)格對設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)備資料進(jìn)行嚴(yán)格的核對審查，看設(shè)計(jì)是否符合規(guī)范，施工中是否嚴(yán)格按照規(guī)范要求施工。在發(fā)生此類故障后，按照分路分析查找的原則進(jìn)行故障排除，對此類自動化設(shè)備調(diào)試施工具有參考意義。

[1]姚福來.自動化設(shè)備和工程的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、故障診斷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013，08.

[2]天津電氣傳動設(shè)計(jì)研究所著.電氣傳動自動化技術(shù)手冊[M].3 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011，05.

[3]《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊》編委會.編鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996，01.

[4]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院等編.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊[M].3 版.北京：中國電力出版社，2005，10.