高速公路隧道通风系统调试常见故障与维护

2023-11-02杨智平

大众标准化 2023年19期

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。