高速公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)試常見故障與維護(hù)

楊智平

（福建華拓自動化技術(shù)有限公司，福建 福州 350000）

高速公路隧道通風(fēng)效果一定程度上關(guān)系著隧道安全性，故而一直備受重視，為保障通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用效果，需在調(diào)試階段分析其常見故障，研究故障形成原因，制定可行性解決方案，結(jié)合通風(fēng)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)，對其進(jìn)行系統(tǒng)化、全面化維護(hù)，發(fā)揮出通風(fēng)系統(tǒng)在各個階段應(yīng)有的效用，創(chuàng)造良好的通行環(huán)境。

1 高速公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成分析

以國內(nèi)某高速公路隧道為例，研究其通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)試常見故障與維護(hù)方法。已知該隧道通風(fēng)系統(tǒng)由供電回路、配電控制箱、射流風(fēng)機(jī)等組成手動控制回路，通過PLC網(wǎng)絡(luò)、配電控制箱構(gòu)成自動控制回路，如下圖1所示。所用控制方式為三級結(jié)構(gòu)：風(fēng)機(jī)開關(guān)箱、隧道變電所、監(jiān)控分中心，三級控制皆可實現(xiàn)人工控制，自動控制由監(jiān)控分中心操作，一般工況下，配電箱控制中心處于“自動/遠(yuǎn)程”鍵位，通過監(jiān)控分中心監(jiān)控體系實現(xiàn)對整個通風(fēng)系統(tǒng)的全線監(jiān)控，檢測系統(tǒng)狀態(tài)，在出現(xiàn)故障問題時轉(zhuǎn)為人工控制模式。分析自動控制模式，包括兩種形式：第一，特定狀況下，預(yù)先編制風(fēng)機(jī)控制程序，人工確定后實施自動控制；第二，通過CO/VI檢測器獲取數(shù)據(jù)，完成風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)。

圖1 高速公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)自動控制圖

2 高速公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)試常見故障

綜合高速公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)運行過程中的各類故障特征，總結(jié)常見故障類型，主要集中在以下幾個方面：第一，通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)動或者轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；第二，通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)發(fā)生各種噪音，包括電磁噪音、機(jī)械噪音、空氣動力噪音；第三，風(fēng)機(jī)溫度超過正常溫度限值；第四，風(fēng)機(jī)流量較小，低于額定流量；第五，風(fēng)機(jī)難以正常起動；第六，軟啟動屏難以正常顯示，處于不工作狀態(tài)；第七，啟動過程電流太大、不穩(wěn)定；第八，風(fēng)機(jī)顯示故障，點擊啟動鍵難以正常啟動；第九，整個隧道群或者變電所風(fēng)機(jī)難以正常啟動。

3 故障原因分析

在故障原因分析時，從三個方面展開研究。

3.1 設(shè)備本體故障

設(shè)備本體故障，主要包括：①工作人員忘記接通電源、風(fēng)機(jī)內(nèi)存在異物、雜物卡死，風(fēng)機(jī)不工作；緊固件脫落、松動。②風(fēng)機(jī)安裝螺栓松動，造成共振，進(jìn)出氣口濾網(wǎng)長期不清理，出現(xiàn)堵塞；設(shè)備連接件松動造成風(fēng)機(jī)振動、發(fā)熱；輸入電壓過低、過高；三相電流運行時不平衡；設(shè)備選型出現(xiàn)失誤，使得風(fēng)機(jī)性能參數(shù)不匹配，出現(xiàn)功率過載發(fā)熱；供電線路電線截面過小。③進(jìn)出氣口過濾網(wǎng)堵塞、風(fēng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動、電機(jī)問題、電源電壓未達(dá)到額定電壓。

3.2 電氣故障

電氣故障包括：①供電線路出現(xiàn)短路、斷路、跳閘。②空氣開關(guān)長延時問題，瞬時電流脫扣器選型與風(fēng)機(jī)類型不契合，或者整定值太小。③軟啟動器問題：啟動時間過長、起始電壓設(shè)置太高；內(nèi)部接線松動、顯示屏故障；輸出端接觸不良、未接線引發(fā)的電源缺相；參數(shù)設(shè)置不適宜。④電流表、電壓表顯示故障、不穩(wěn)定。⑤風(fēng)機(jī)啟動時，保護(hù)元件動作，讓接觸器難以正常閉合；風(fēng)機(jī)啟動過于頻繁，造成溫度過高，軟啟動器出現(xiàn)過熱保護(hù)跳閘，整定時間過長，散熱風(fēng)扇被損害。

3.3 遠(yuǎn)程控制故障

遠(yuǎn)程控制故障，主要源于：①通信設(shè)備、光纜被損壞，不工作。②隧道變電所風(fēng)機(jī)配電柜開關(guān)設(shè)定在“遠(yuǎn)程手動”，如下圖2所示。③PLC故障：設(shè)備長久使用，未及時更新、維護(hù)，使得設(shè)備難以正常工作；繼電器損壞、接線松動。

圖2 風(fēng)機(jī)控制界面示意圖

4 高速公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)方法

4.1 易發(fā)故障處理

故障排除，關(guān)注以下要點：①針對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，可能來源于以下數(shù)個方面因素：可控硅問題，造成風(fēng)機(jī)開路、短路，可以觀察到風(fēng)機(jī)時快時慢，還可能會因接觸不好，造成風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)；可控電阻可能會隨著風(fēng)機(jī)使用時間增加造成接觸不良；風(fēng)機(jī)設(shè)有四個或者六個二極管，若是其中一個出現(xiàn)損壞，會干擾整個風(fēng)機(jī)的正常運轉(zhuǎn)，需要檢查故障點，更換新的二極管；檢查發(fā)電機(jī)旋子、整組子間有無異常情況，檢測電阻值有無變遷；在初步排除自身問題后，可檢查外部原因，比如風(fēng)機(jī)風(fēng)壓正常與否、連接電線有無松動等。②噪音排除方法。從風(fēng)機(jī)生產(chǎn)、研制層面分析，研究如何有效提升各個元件的配合性能，可通過提升電機(jī)技術(shù)，降低噪音；安裝消音裝置，不干擾隧道風(fēng)機(jī)穩(wěn)定通風(fēng)條件下，在隧道風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口一側(cè)安裝隔音裝置。

4.2 高速公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)常規(guī)維護(hù)手段

高速公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)常規(guī)維護(hù)手段，涉及多個方面內(nèi)容：①接通電源，分派若干個2～3人的維護(hù)小組，檢查通風(fēng)系統(tǒng)各個位置的運行情況，包括接線情況、有無異響、火花、高溫等狀況；檢查過的位置進(jìn)行特別標(biāo)識，避免重復(fù)檢查造成的資源、時間浪費。②根據(jù)維護(hù)記錄，確定比較容易松動的緊固件、螺栓等，對其加以緊固，針對比較卡澀的螺栓，應(yīng)適當(dāng)加入潤滑油；根據(jù)螺栓使用年限、實際狀況決定是否進(jìn)行更換。③清除過濾網(wǎng)等位置堵塞物；更換電機(jī)或者調(diào)整變壓器檔位；檢查通風(fēng)系統(tǒng)供電回路，必要時可裝置若干傳感器、監(jiān)控設(shè)備，接入到監(jiān)理中心，在出現(xiàn)相關(guān)問題時發(fā)出告警信息，提示管理人員處理。④檢查外圍線路、元器件，在軟啟動器應(yīng)用時，等待其度過冷卻期再重新啟動，控制軟啟動器在一定時間單位內(nèi)的啟動次數(shù)，避免因重復(fù)開啟造成的故障問題。⑤檢查通信鏈路，必要時重新熔接、換上同類型的全新通信設(shè)備；道路隧道變電所風(fēng)機(jī)配電柜開關(guān)燈若無特殊情況，需一直轉(zhuǎn)到“遠(yuǎn)程/自動”鍵位。

4.3 進(jìn)行檢查、調(diào)試

通風(fēng)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)是主要組成部分，以其檢查、調(diào)試工作來展開具體化分析：①外觀檢查。組織專業(yè)人員檢查風(fēng)機(jī)整體裝配質(zhì)量，比如裝配堅固性、出線端連接正確性、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動靈活性、有無軸徑偏擺。②測定絕緣電阻。更換所有繞組后，測量各繞組間絕緣電阻（要求≥5MΩ），通過500 V的兆歐表測量風(fēng)機(jī)各繞組對機(jī)殼的絕緣電阻，＞5MΩ代表合格。③耐壓試驗。更換所有繞組后，展開繞組對機(jī)殼及繞組相互間的絕緣強(qiáng)度試驗，若是繞阻能承受超過1 min的耐壓試驗，代表合格。④空載試驗。在通風(fēng)機(jī)上加載安全、三相平衡額定電壓，維持空轉(zhuǎn)30 min，若是無異常情況發(fā)生，代表設(shè)備合格。⑤風(fēng)機(jī)調(diào)試。風(fēng)機(jī)調(diào)試時需關(guān)注以下要點：第一，在風(fēng)機(jī)試車時，閱讀說明書，確保接線方法、作業(yè)電壓、電源、電器元件容量等無誤差；第二，調(diào)試工作至少兩人負(fù)責(zé)，其中一人觀察風(fēng)機(jī)狀況，一人操控按鈕，若是出現(xiàn)異常問題停機(jī)查看，確保不存在倒轉(zhuǎn)、異響等；風(fēng)機(jī)開端工作后，查看各項工作電流有無超限、不穩(wěn)定，解決問題后再運行；第三，隧道進(jìn)風(fēng)口、隧道風(fēng)機(jī)箱等全開時所耗電機(jī)功率最大，觀察此時電機(jī)有無損壞風(fēng)險，在電機(jī)試車時關(guān)閉出口管路、地道風(fēng)機(jī)進(jìn)口等位置閥門，在啟動后再漸漸開啟閥門，在整個調(diào)試過程中需關(guān)注地道風(fēng)機(jī)電流有無超過額定電流；第四，風(fēng)機(jī)允許降壓啟動或者全壓啟動，但是在降壓啟動時，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與電壓平方保持正比關(guān)系，保持全壓啟動時，電流是額定電流5～7倍，但是若是電容量缺乏，必須選擇降壓啟動方式；雙速隧洞風(fēng)機(jī)試車時，先低速轉(zhuǎn)動，觀察有無倒轉(zhuǎn)，不能同時高速啟動運行，避免電機(jī)受損、開關(guān)跳閘；風(fēng)機(jī)正常運轉(zhuǎn)時，測量風(fēng)機(jī)輸入電流，避免超過額定電流，如果超過，需要再檢查供給電壓值。

4.4 通風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)

通風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)，關(guān)注以下要點：①按照DB13T 5084-2019高速公路隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范，定期、經(jīng)常性對通風(fēng)系統(tǒng)展開檢修，其中定期檢修頻率設(shè)定為1次/年，經(jīng)常檢修頻率為1次/3月。②風(fēng)機(jī)常見維護(hù)與保養(yǎng)，包括：空氣濾清器檢查，判斷其有無堵塞，若是灰塵過多，必須拆下進(jìn)行清洗，注意風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)網(wǎng)口要保持通暢、皮帶每三個月要定期調(diào)整松緊、風(fēng)機(jī)電機(jī)要注意防水保持清潔。③通風(fēng)系統(tǒng)在運行時，可能會出現(xiàn)異物掉落的情況，需在風(fēng)機(jī)停下或者低速運轉(zhuǎn)時再進(jìn)行清理，嚴(yán)禁維護(hù)人員私自進(jìn)入危險區(qū)域工作。④噴氣風(fēng)扇每月運轉(zhuǎn)一次，保障電動機(jī)軸承潤滑狀態(tài)良好；定期加入適量潤滑油脂，加油頻率是12月/次，潤滑油脂的美孚力滿足EM標(biāo)準(zhǔn)，每個軸承加油150 g，在注油時，操作加油槍從風(fēng)機(jī)風(fēng)筒注油嘴注入，再排出多余費油，顯示表顯示軸承油較低時，查明原因并進(jìn)行補(bǔ)充；檢查噴氣風(fēng)扇各個位置的緊固螺栓，若是松動，需要更換螺栓或者彈性墊圈；經(jīng)常性檢查噴氣風(fēng)扇軸承，主要是聽有無異常雜音，及時確定誘發(fā)因素，加以解決。

4.5 通過PLC程序推斷通風(fēng)系統(tǒng)故障

通過PLC程序推斷通風(fēng)系統(tǒng)故障，可快速確定故障點、故障特征、故障原因等，進(jìn)行定向地解決、維護(hù)，提升系統(tǒng)維護(hù)針對性，具體流程如下圖3所示，其中A指的是風(fēng)機(jī)異常；B指的是PLC、風(fēng)機(jī)通信狀態(tài)是否正常；C指的是主機(jī)發(fā)出相關(guān)指令后，檢查PLC變量有無明顯變化；D通過PLC系統(tǒng)排除故障問題；E指的是PLC能否正常運行；F指的是檢查繼電器是不是正常吸合；G指的是：如果繼電器未工作，首先檢查線圈有沒有導(dǎo)通，重新更新新的、同類型的繼電器，測試其功能；檢查風(fēng)機(jī)控制箱是否在自動/遠(yuǎn)程鍵位；H指的是系統(tǒng)性的檢查DC24V電源；I指的是檢查光端機(jī)、收發(fā)指示燈能不能正常亮；K指的是檢查光端機(jī)收發(fā)指示燈閃爍與否；L指的是更換光收發(fā)器、光端機(jī)；M指的是檢查以太網(wǎng)與PLC通信收發(fā)指示燈閃爍與否；N指的是檢查RI45接頭松脫與否、金屬接觸片有沒有被氧化。

圖3 PLC系統(tǒng)故障排除流程圖

4.6 完善通風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)管理方法

完善通風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)管理方法，可從以下數(shù)點著手：①確定維護(hù)流程。根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)安裝設(shè)計方案、相關(guān)設(shè)備使用說明等提前制定維護(hù)方案，確定維護(hù)流程，若無特殊情況，需嚴(yán)格按照流程完成系統(tǒng)維護(hù)。②完善責(zé)任機(jī)制。明確隧道通風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)進(jìn)程中各崗位的基本責(zé)任，落實一崗一職制，在出現(xiàn)相關(guān)故障問題時，可通過故障點所處位置、發(fā)生原因等及時鎖定責(zé)任人，實現(xiàn)故障問題的迅速解決，并可有效提升維護(hù)人員重視程度，使其能夠更好地完成維護(hù)任務(wù)，避免因人員因素而誘發(fā)通風(fēng)系統(tǒng)故障，保障通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用的持續(xù)性、有效性。

5 結(jié)語

綜上，文章就高速公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)試常見故障與維護(hù)展開了重點論述與分析，建議給予其足夠的重視，分析各項維護(hù)對策在實際落實中的具體情況，分析其優(yōu)勢與不足，發(fā)揚優(yōu)勢、彌補(bǔ)不足，穩(wěn)步提升維護(hù)效果，推動高速公路隧道穩(wěn)定運營。