控制箱中間繼電器燒毀的原因分析及試驗(yàn)

王娜娜，袁吉勝，段緒偉

（上海船舶設(shè)備研究所，上海 200031）

0 引言

干燥過濾裝置控制箱主要承擔(dān)裝備的功能控制作用，包括A塔控制流程、B塔控制流程、A塔再生、B塔再生、初始化功能、露點(diǎn)測試功能、停機(jī)功能和數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊等功能，保障裝備的安全可靠運(yùn)行，中間繼電器是一種適用于遠(yuǎn)程控制交、直流電路的自動控制設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各種低壓配電系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)之中，且是應(yīng)用較為廣泛的電子元器件[1]。

某干燥過濾裝置進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)過程，在A塔向B塔切換過程中控制閥1、閥5開閥動作的“KA1”、“KA9”經(jīng)常聯(lián)鎖報(bào)錯(cuò)、且多次閥1、閥5無法關(guān)閉一直處于打開狀態(tài)，最終導(dǎo)致A塔向B塔無法正常切換?，F(xiàn)場操作人員立即通過應(yīng)急操作方式，強(qiáng)制將閥5關(guān)閉，一段時(shí)間后閥5自行打開，遂現(xiàn)場將干燥過濾裝置控制箱的電源斷開，依次手動將閥1～閥6關(guān)閉、停止真空泵以及加熱裝置，等待1 min后，將閥7打開保持1 min然后關(guān)閉閥7，結(jié)束吸附過程、再生狀態(tài)結(jié)束，確保整個(gè)系統(tǒng)管路無被壓。

裝置完全停機(jī)后，拆接閥5逐依檢測閥5的零部件，無異常情況，對控制箱內(nèi)元器件進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)控制箱內(nèi)控制閥1、閥5開閥動作的“KA1”、“KA9”燒毀觸電有不同程度的粘連[2]。

1 控制原理及燒毀原因分析

1.1 閥1、閥5 啟?？刂圃?/h3>

干燥過濾裝置A塔向B塔切換過程中，A塔工作時(shí)閥1、閥4持續(xù)打開，當(dāng)A塔干燥計(jì)時(shí)滿，A塔需向B塔切換，先打開閥8延時(shí)1 min后開閥5，當(dāng)閥5開到位后，B塔處于干燥過濾裝置當(dāng)中，此時(shí)閥1、閥4依次關(guān)閉，延時(shí)4 min開閥3，閥3開到位延時(shí)30 min后，同時(shí)開閥2、關(guān)閥3開始A塔再生工況，完成A塔向B塔切換過程，見圖1。

圖1 A 塔向B 塔切換流程圖

干燥過濾裝置B塔向A塔切換過程中，B塔工作時(shí)閥5、閥8持續(xù)打開，當(dāng)B塔干燥計(jì)時(shí)滿，B塔需向A塔切換，先打開閥1延時(shí)1 min后開閥4，當(dāng)閥4開到位后，A塔處于干燥過濾裝置當(dāng)中，此時(shí)閥5、閥8依次關(guān)閉，延時(shí)4 min開閥7，閥3開到位延時(shí)30 min后，同時(shí)開閥6、關(guān)閥7開始B塔再生工況，完成B塔向A塔切換過程。圖2為B塔向A塔切換圖。

圖2 A 塔向B 塔切換流程圖

通過分析A、B塔切換流程符合裝備正常的操作流程，無異常操作，A、B邏輯控制切換程序（見圖3和圖4），當(dāng)有A塔向B塔切換的信號（B塔向A塔切換的信號），同時(shí)B塔干燥時(shí)間滿足（A塔干燥時(shí)間滿足），閥8開到位（閥4開到位）且A塔沒有再生工況（B塔沒有再生工況），無閥5關(guān)到位信號（閥1關(guān)到位信號）當(dāng)上述條件全部滿足后，程序通過聯(lián)鎖條件，程序自動判別下發(fā)開閥5（閥1）的指令。在指令下發(fā)后，安保條件觸發(fā)，通過閥5開時(shí)間繼電器%DB8 來實(shí)時(shí)檢測閥開的時(shí)間，%DB8的閥5開始設(shè)置的20 s，當(dāng)20 s的時(shí)間內(nèi)程序檢測不到閥5開到位的信號[3-4]。程序自動判別此聯(lián)鎖條件失敗，同理閥1的安保條件觸發(fā)后，通過閥1開時(shí)間繼電器%DB1來實(shí)時(shí)檢測閥開的時(shí)間，%DB1的閥1開始設(shè)置的20 s，當(dāng)20 s的時(shí)間內(nèi)程序檢測不到閥1開到位的信號，程序自動判別此聯(lián)鎖條件失敗。

圖3 A 塔切換B 塔邏輯控制程序

圖4 B 塔切換A 塔邏輯控制程序

干燥過濾裝置在出口處有一個(gè)出口排放閥11，此排放閥的作用使高壓空氣中多余水汽以及雜質(zhì)通過此閥排放，其電氣原理見圖5，電氣接線見圖6和圖7，邏輯控制程序見圖8。

由圖5可知，出口排放閥11是通過接線端子ZX2∶19 與 中 間 繼 電 器J3 的A1 線 圈 輸 入，此ZX2∶19通過PLC輸出一個(gè)24 V＋的控制電壓[3]，如圖6所示出口排放閥11的控制中間繼電器J3的A2線圈通過V4-共24 V－，如圖7所示通過1P斷路器QF6與中間繼電器J3配合，驅(qū)動出口排放閥11工作，如圖8所示出口排放閥11是干燥過濾裝置運(yùn)行3 h必須打開閥5 s進(jìn)行排污[5]。

圖5 出口排放閥電氣

圖6 出口排放閥電氣接線1

圖7 出口排放閥電氣接線圖2

圖8 邏輯控制程序

1.2 中間繼電器燒毀原因分析

在干燥過濾裝置二次進(jìn)行時(shí)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測控制軟件程序，發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行3 h進(jìn)行出口排放閥動作后，閥11打開5 s后，控制程序下發(fā)閥1或者閥5關(guān)閉指令的時(shí)候，監(jiān)測程序顯示閥1或閥5始終上傳開到位信號，程序軟件聯(lián)鎖無法通過，無法進(jìn)行A塔、B塔工況切換的。

更換新的繼電器后依舊在同樣的工況下依舊出現(xiàn)粘連現(xiàn)場，單閥測量時(shí)通過鉗形表發(fā)現(xiàn)單閥開閥的電流只有2.5 A，其沖擊電流遠(yuǎn)低于中間繼電器的標(biāo)稱10 A，且閥1、閥5的殼體發(fā)熱明顯高于其他閥。

此時(shí)基本斷定問題不出現(xiàn)在閥質(zhì)量上，通過請教相關(guān)專家、描述這個(gè)故障過程，通過故障復(fù)現(xiàn)可知，此問題是由于閥兩邊的被壓達(dá)到15 MPa，導(dǎo)致閥過扭矩，負(fù)載過大超過額定功率，使得額定電流激增，導(dǎo)致中間繼電器燒毀常開觸電發(fā)生粘連現(xiàn)象。

通過對比分析發(fā)現(xiàn)干燥過濾裝置A、B切換過程前，高壓空氣出口的排放閥11，都要打開進(jìn)行排污、排放動作，原本管路中是15 MPa的壓縮空氣，因出口進(jìn)行5 s排污將管路中的高壓壓縮氣排凈，導(dǎo)致出口處的壓力幾乎等于大氣壓力，因而當(dāng)再次驅(qū)動閥1或閥5時(shí)，此時(shí)閥盤管路前后壓差達(dá)到15 MPa，閥桿在驅(qū)動過程中一直是過扭矩，控制閥1、閥5的中間繼電器KA1、KA9在開閥20 s的過程中持續(xù)進(jìn)行大電流沖擊常開觸點(diǎn)，最終導(dǎo)致中間繼電器“燒毀”。

2 試驗(yàn)方案

2.1 故障排查

更換新的中間繼電器后對出口的排放閥11的邏輯控制程序進(jìn)行調(diào)整，將原干燥過濾裝置運(yùn)行3 h后打開出口排放閥11，持續(xù)5 s排氣改為持續(xù)2 s排氣。

2.2 試驗(yàn)方案

多次進(jìn)行干燥過濾裝置A、B切換，測A塔開始干燥計(jì)時(shí)滿后（B塔開始干燥計(jì)時(shí)滿后），驅(qū)動開閥5（閥1）開的中間繼電器KA9（KA1）的額定電流，用點(diǎn)溫槍測量閥5、閥1的溫升情況。同時(shí)，在裝置進(jìn)行型式試驗(yàn)過程中仔細(xì)此項(xiàng)數(shù)據(jù)作為裝置的摸底數(shù)據(jù)留存。最終經(jīng)過2個(gè)月的A、B塔轉(zhuǎn)化試驗(yàn)，控制箱沒有出現(xiàn)中間繼電器“燒毀”，觸點(diǎn)粘連的情況。

3 結(jié)論

通過對干燥過濾裝置控制箱控制回路、管路、單閥進(jìn)行排查，找到了中間繼電器接“KA1”、“KA9”燒毀的原因主要是由于出口排放閥11，每次在A、B轉(zhuǎn)化切換前，都要進(jìn)行5 s的壓力排放過程，導(dǎo)致管路的出口的壓力接近大氣壓力。閥1、閥5的管路前后壓差達(dá)到15 MPa，導(dǎo)致閥在開啟過程中過扭矩，控制閥1、閥5開的中間繼電器“KA1”、“KA9”過電流，始中間繼電器“燒毀”后將出口排放閥11由5 s的壓力排放過程改為2 s壓力排放過程，通過整改方案及試驗(yàn)驗(yàn)證的實(shí)施，證實(shí)驗(yàn)證方案可行，整改措施有效，中間繼電器燒毀故障已解決。