卞春兵，張立堅(jiān)，葉 婷，劉 濤

（江蘇省灌溉總渠管理處，江蘇 淮安223200）

1 概 述

2 誤動(dòng)故障情況

該閘因標(biāo)準(zhǔn)化管理需要，對(duì)原控制回路電纜接線不規(guī)范進(jìn)行規(guī)范化整理。在整理PLC 柜內(nèi)接線時(shí)，不拆線的情況下無法進(jìn)行整理，故對(duì)柜內(nèi)的接線進(jìn)行了拆線整理并重新接線。雖然閘門現(xiàn)地控制柜的轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1 已轉(zhuǎn)換至現(xiàn)地狀態(tài)，但在此過程中誤觸發(fā)了現(xiàn)地控制柜15 號(hào)閘門啟閉機(jī)的上升運(yùn)行控制回路；當(dāng)閘門達(dá)到設(shè)計(jì)開高時(shí)限位開關(guān)、超限保護(hù)以及閘門開度儀的上限保護(hù)均未及時(shí)動(dòng)作切斷控制回路，啟閉機(jī)仍持續(xù)上升運(yùn)行，帶動(dòng)閘門直至門頂動(dòng)滑輪與啟閉機(jī)底部平衡輪相碰并持續(xù)上升至滑輪組損壞、鋼絲繩拉斷，閘門自由落下。在相碰拉斷鋼絲繩的過程中電機(jī)過載保護(hù)熱繼電器也未動(dòng)作，也未切斷控制回路。

3 誤動(dòng)原因分析

通過對(duì)該閘控制原理圖的分析并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，初步判定發(fā)生此次誤動(dòng)故障的原因。

（1）控制回路設(shè)計(jì)存在一定缺陷，現(xiàn)地柜轉(zhuǎn)換開關(guān)雖切換在現(xiàn)地控制位置，在遠(yuǎn)控端PLC 柜內(nèi)的控制電纜發(fā)生互相觸碰或短接時(shí)，會(huì)觸發(fā)控制柜內(nèi)上升或下降接觸器動(dòng)作并自保持住動(dòng)作狀態(tài)。

（2）上限行程開關(guān)未能準(zhǔn)確動(dòng)作，致使閘門行至頂部未能及時(shí)切斷控制回路。

（3）閘門開度儀超過閘門最大上行程時(shí)，未及時(shí)發(fā)出保護(hù)信號(hào)，切斷控制回路。

（4）當(dāng)電機(jī)發(fā)生過載時(shí)，過載保護(hù)熱繼電器未能正確動(dòng)作，保護(hù)切斷控制回路。

3.1 控制回路缺陷分析

如圖1 所示，該閘啟閉機(jī)控制設(shè)有現(xiàn)地和遠(yuǎn)程兩種控制方式，當(dāng)現(xiàn)地控制方式時(shí)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1的9 與11、13 與15、17 與19 分別接通，當(dāng)采用遠(yuǎn)程控制方式時(shí)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1 的10 與12、14 與16、18 與20 分別接通。

從圖中可看出，無論轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1 在何位，其9、10、11、12、13、14、17、18 端子均與L1 處于等電位狀態(tài)；也就是通往PLC 控制柜端子上的“遠(yuǎn)控停”的2 根電纜始終對(duì)地存在220 V 的電壓，只要與“遠(yuǎn)控升”或“遠(yuǎn)控降”右側(cè)通往PLC 柜端子上的電纜接觸即可觸發(fā)“升”或“降”電路的交流接觸器動(dòng)作。另兩個(gè)回路的自保持接點(diǎn)KM11和KM12 均直接與上述等電位點(diǎn)相通，誤碰觸發(fā)接觸器動(dòng)作后，接觸器即可自保持住工作狀態(tài)，直到現(xiàn)地控制時(shí)按下停止按鈕SB12、遠(yuǎn)程控制時(shí)PLC分?jǐn)噙h(yuǎn)控停繼電器、達(dá)到上、下限時(shí)1SP、2SP 常閉接點(diǎn)斷開、超過上下限時(shí)SP1、SP2 常開接點(diǎn)閉合或閘位計(jì)達(dá)到上、下限設(shè)定值時(shí)其保護(hù)輸出常開接點(diǎn)閉合K11、K12 吸合其串接在控制回路的常閉接點(diǎn)斷開中的任一條件出現(xiàn)，才能使控制回路斷開接觸器停止工作。其主要原因就是每臺(tái)啟閉機(jī)無論在現(xiàn)地還是遠(yuǎn)程控制情況下通往PLC 柜端子的1 組6 根控制電纜中均有2 根對(duì)地220 V 電壓的電纜，只要與其余4 根電纜中的2 根發(fā)生觸碰即可觸發(fā)“升”或“降”控制回路，并使其自保持住工作狀態(tài)，如未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)停止運(yùn)行各類保護(hù)裝置又失靈將導(dǎo)致事故發(fā)生。

3.2 行程開關(guān)未動(dòng)作原因分析

如圖2 所示，通過現(xiàn)場(chǎng)行程限位機(jī)械指針?biāo)肝恢每煽闯觯ㄒ妶D2），在發(fā)生故障時(shí)閘門實(shí)際已經(jīng)開致其最大開高4.5 m 處?？纱_定當(dāng)時(shí)上限位開關(guān)1SP 常閉和超限開關(guān)SP1 常開接點(diǎn)均未動(dòng)作，未能及時(shí)切斷控制回路（見圖3）。拆開檢查發(fā)現(xiàn)，手動(dòng)推動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，使其動(dòng)作時(shí)能可靠切斷“上升”控制回路，但其內(nèi)部觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)的捌臂均處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，未鎖定，也沒能觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作并切斷控制回路停止啟閉機(jī)運(yùn)行。

3.3 開度測(cè)控儀達(dá)上限未動(dòng)作原因分析

該控制柜每孔閘門啟閉機(jī)還配備有1 臺(tái)徐州淮海電子傳感工程研究所生產(chǎn)的ZWY—4Ⅲ型閘門開度測(cè)控儀（見圖4），分別通過與限位開關(guān)同軸安裝的編碼器和安裝在啟閉機(jī)平衡輪處的荷載傳感器連接采集閘門的開度及荷載量信號(hào)（見圖5），在本機(jī)面板數(shù)碼顯示同時(shí)，通過RS485 接口傳送至自動(dòng)控制系統(tǒng)?？赏ㄟ^對(duì)其內(nèi)部P07 最高開度定值的設(shè)定來設(shè)定其上限開高保護(hù)，當(dāng)其開高值達(dá)到設(shè)定值時(shí)其保護(hù)輸出常開接點(diǎn)閉合中間繼電器K11 吸合，其串聯(lián)在上升控制回路的常閉接點(diǎn)K11 斷開并切斷上升控制回路，停止啟閉機(jī)上升運(yùn)行。如開高上限值設(shè)置不正確或開度編碼器以及編號(hào)器連接至開度測(cè)控儀的線纜出現(xiàn)故障未能及時(shí)提供準(zhǔn)確的閘門開高信號(hào)，則該保護(hù)處于無效狀態(tài)，也不能及時(shí)停機(jī)。

通過查看該裝置設(shè)置參數(shù)，PP25 閘門開度總量程設(shè)置值為160.00 m，最高上限開度參數(shù)PP07 查看發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)值為9.0 m，均超出該閘閘門允許最大開高4.5 m，由此判斷最高上限保護(hù)未能及時(shí)切斷上升控制電路的原因?yàn)槠渥罡呱舷迏?shù)設(shè)置問題。

3.4 電動(dòng)機(jī)保護(hù)未動(dòng)作原因分析

該閘啟閉機(jī)電機(jī)型號(hào)為YZ160M1—6 起重及冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)，額定工作電壓380 V，額定工作電流13 A，但實(shí)際電機(jī)工作電流啟門時(shí)在3.5 A左右，閉門時(shí)2.5 A 左右（見圖6），其電動(dòng)機(jī)保護(hù)選配的熱繼電器為施耐德配LAD7B106 底座LRD21 型，最小可整定電流為2 A，最大可整定電流為18 A。整定旋鈕由2 A 至15 A 位置共化分為3格每格約為4.33 A，現(xiàn)場(chǎng)整定旋鈕尖頭指在2 安過點(diǎn)的位置，也接近電機(jī)的實(shí)際啟門工作電流；但在不經(jīng)校驗(yàn)的情況下，無法準(zhǔn)確確定電流整定情況，易出現(xiàn)拒動(dòng)情況。

熱繼電器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但它自身的保護(hù)功能比較少，很多情況下都無法起到保護(hù)作用。而且，熱繼電器還存在重復(fù)性差、大電流過載故障之后不能再次使用、調(diào)整誤差大等缺陷。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每100 次的電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障中，熱繼電器能夠起到作用的次數(shù)不到30 次，保護(hù)性能不太可靠，這也有可能是導(dǎo)致這次故障發(fā)生后熱繼電器過載保護(hù)未能準(zhǔn)確動(dòng)作的原因。

4 防誤動(dòng)故障處理

通過對(duì)誤動(dòng)故障原因的分析，需對(duì)其控制回路進(jìn)行改進(jìn)，行程開關(guān)進(jìn)行調(diào)整鎖定，閘門開度測(cè)控儀參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定。現(xiàn)地控制狀態(tài)下當(dāng)行程開關(guān)處于零位、超下限或開度測(cè)控下限保護(hù)輸出時(shí)，其中任一種保護(hù)動(dòng)作后按下“下降”啟動(dòng)按鈕SB13下降回路應(yīng)不能工作；當(dāng)行程開關(guān)處于上限、超上限或開度測(cè)控儀上限保護(hù)輸出時(shí)，其中任一種保護(hù)動(dòng)作后按下“上升”啟動(dòng)按鈕SB11 上升回路應(yīng)不能工作。按下熱繼電器KH 測(cè)試鈕后，無論按下“下降”按鈕SB13 還是“上升”按鈕SB11 控制回路均不能工作。通過對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面測(cè)試，以避免同類誤動(dòng)故障再次發(fā)生，確定啟閉機(jī)運(yùn)行安全可靠。

4.1 改進(jìn)控制回路

現(xiàn)地與遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換回路的改進(jìn)，將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1的13 與17 號(hào)樁頭連接后與停止按鈕SB12 連接，將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1 的14 與18 號(hào)樁頭與遠(yuǎn)控停的常閉接點(diǎn)連接（見圖7）?！吧仙焙汀跋陆怠被芈纷员３只芈返母倪M(jìn)，將原來現(xiàn)地與遠(yuǎn)程控制共用的自保持常開接點(diǎn)改為由兩組常開接點(diǎn)分別自保持的接線方式。

經(jīng)改進(jìn)后，當(dāng)現(xiàn)地控制柜轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1 在再地控制位置時(shí)轉(zhuǎn)換開關(guān)12、14、18 樁頭以及通往PLC 柜的電纜對(duì)地均不會(huì)再產(chǎn)生220V 電壓，其引至PLC 柜的一組6 根電纜無論任意發(fā)生觸碰，均不會(huì)再觸發(fā)“上升”或“下降”控制回路使其接觸器吸合工作并保持住工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地控制與遠(yuǎn)程控制的真正分離。

4.2 調(diào)整行程開關(guān)

將行程開關(guān)的傳動(dòng)軸與啟閉機(jī)傳動(dòng)軸分離，轉(zhuǎn)動(dòng)行程開關(guān)轉(zhuǎn)軸，將機(jī)械指示調(diào)整至零位后將其下限位拐臂旋轉(zhuǎn)至下限位微動(dòng)開關(guān)2SP 常開接點(diǎn)分開；同時(shí)將下限超限限位開關(guān)SP2 常開接點(diǎn)處于半壓下的狀態(tài)，并將兩拐臂的鎖緊螺絲鎖緊。同過卷向直徑以及開式齒輪的傳動(dòng)比計(jì)算出啟閉機(jī)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈即限位開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)閘門的實(shí)際開高，以此確定出閘門最高開高時(shí)限位開關(guān)轉(zhuǎn)軸需轉(zhuǎn)的圈數(shù)。將限位開關(guān)按計(jì)算的圈數(shù)轉(zhuǎn)至閘門允許的最大開高處并查看機(jī)械指示是否與其吻合，將其上限位拐臂旋轉(zhuǎn)至下限位微動(dòng)開關(guān)1SP 常開接點(diǎn)分開；同時(shí)將上限超限限位開關(guān)SP1 常開接點(diǎn)處于半壓下的狀態(tài)，并將兩拐臂的鎖緊螺絲鎖緊。為確保安全可將上限位設(shè)定至該閘正常運(yùn)行的最高開度為宜，而并非其最大開度。

4.3 重設(shè)閘門開度

因閘門開度編碼器是與行程限位開關(guān)同軸安裝，所以在調(diào)整行程開關(guān)上下限時(shí)也應(yīng)該同步進(jìn)行閘門開度控制儀的調(diào)整。首先設(shè)置其開度總量程大于所需的最高開度值，零位調(diào)整的同時(shí)將測(cè)控儀開高參數(shù)置零位，并將其最大和最小允許開高保護(hù)值設(shè)定正確。在零位時(shí)其最小即下限保護(hù)輸出正常能夠準(zhǔn)確切斷“下降”控制回路。在將行程限位開關(guān)旋轉(zhuǎn)至最高開度的過程中同時(shí)觀察開度測(cè)控儀的開高值是否隨其同步變化，當(dāng)達(dá)到最大開度上限允許值時(shí)，上限保護(hù)輸出正常能夠準(zhǔn)確切斷“上升”控制回路。

4.4 選用和整定電機(jī)保護(hù)

仍使用熱繼電器進(jìn)行電機(jī)過載保護(hù)，同時(shí)按啟

門時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作電流來整定熱繼電器的定值，并對(duì)熱繼電器進(jìn)行校驗(yàn)，確認(rèn)其保護(hù)電流的準(zhǔn)確性和動(dòng)作可靠性［1］；但其保護(hù)性能差，誤差大，易受環(huán)境溫度等影響，導(dǎo)致動(dòng)作時(shí)間不一致，出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后難以確保其準(zhǔn)確可靠。如能更換為電機(jī)綜合保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)，雖然成本高，但其節(jié)能，動(dòng)作靈敏，精確度高，重復(fù)性好，保護(hù)功能比較齊全［2］，具有過流、堵轉(zhuǎn)、三相不平衡、斷相、過電壓、欠電壓、短路保護(hù)等功能［3］，壽命也長(zhǎng)，更具有可靠性和方便性。

5 結(jié) 語(yǔ)

卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路應(yīng)用廣泛，其根據(jù)各類工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況控制電路的設(shè)計(jì)也是多種多樣，我們?cè)谶M(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理優(yōu)化避免可能出現(xiàn)的各種誤動(dòng)故障。在進(jìn)行設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試時(shí)也應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)，確保各種保護(hù)動(dòng)作可靠，保證設(shè)備在允許的工作范圍內(nèi)安全可靠的運(yùn)行。