楊智平

（福建華拓自動(dòng)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(jiàn)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(duì)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(gè)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(guó)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(jiàn)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(dòng)控制回路，通過(guò)PLC網(wǎng)絡(luò)、配電控制箱構(gòu)成自動(dòng)控制回路，如下圖1所示。所用控制方式為三級(jí)結(jié)構(gòu)：風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)箱、隧道變電所、監(jiān)控分中心，三級(jí)控制皆可實(shí)現(xiàn)人工控制，自動(dòng)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(dòng)/遠(yuǎn)程”鍵位，通過(guò)監(jiān)控分中心監(jiān)控體系實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)的全線監(jiān)控，檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，在出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)轉(zhuǎn)為人工控制模式。分析自動(dòng)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(shí)施自動(dòng)控制；第二，通過(guò)CO/VI檢測(cè)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(dòng)控制圖

2 高速公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)試常見(jiàn)故障

綜合高速公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的各類(lèi)故障特征，總結(jié)常見(jiàn)故障類(lèi)型，主要集中在以下幾個(gè)方面：第一，通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)力噪音；第三，風(fēng)機(jī)溫度超過(guò)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(dòng)；第六，軟啟動(dòng)屏難以正常顯示，處于不工作狀態(tài)；第七，啟動(dòng)過(guò)程電流太大、不穩(wěn)定；第八，風(fēng)機(jī)顯示故障，點(diǎn)擊啟動(dòng)鍵難以正常啟動(dòng)；第九，整個(gè)隧道群或者變電所風(fēng)機(jī)難以正常啟動(dòng)。

3 故障原因分析

在故障原因分析時(shí)，從三個(gè)方面展開(kāi)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(dòng)。②風(fēng)機(jī)安裝螺栓松動(dòng)，造成共振，進(jìn)出氣口濾網(wǎng)長(zhǎng)期不清理，出現(xiàn)堵塞；設(shè)備連接件松動(dòng)造成風(fēng)機(jī)振動(dòng)、發(fā)熱；輸入電壓過(guò)低、過(guò)高；三相電流運(yùn)行時(shí)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(guò)載發(fā)熱；供電線路電線截面過(guò)小。③進(jìn)出氣口過(guò)濾網(wǎng)堵塞、風(fēng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)、電機(jī)問(wèn)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(kāi)關(guān)長(zhǎng)延時(shí)問(wèn)題，瞬時(shí)電流脫扣器選型與風(fēng)機(jī)類(lèi)型不契合，或者整定值太小。③軟啟動(dòng)器問(wèn)題：?jiǎn)?dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、起始電壓設(shè)置太高；內(nèi)部接線松動(dòng)、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(dòng)時(shí)，保護(hù)元件動(dòng)作，讓接觸器難以正常閉合；風(fēng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)于頻繁，造成溫度過(guò)高，軟啟動(dòng)器出現(xiàn)過(guò)熱保護(hù)跳閘，整定時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(kāi)關(guān)設(shè)定在“遠(yuǎn)程手動(dòng)”，如下圖2所示。③PLC故障：設(shè)備長(zhǎng)久使用，未及時(shí)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(dòng)。

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(diǎn)：①針對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，可能來(lái)源于以下數(shù)個(gè)方面因素：可控硅問(wèn)題，造成風(fēng)機(jī)開(kāi)路、短路，可以觀察到風(fēng)機(jī)時(shí)快時(shí)慢，還可能會(huì)因接觸不好，造成風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)；可控電阻可能會(huì)隨著風(fēng)機(jī)使用時(shí)間增加造成接觸不良；風(fēng)機(jī)設(shè)有四個(gè)或者六個(gè)二極管，若是其中一個(gè)出現(xiàn)損壞，會(huì)干擾整個(gè)風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要檢查故障點(diǎn)，更換新的二極管；檢查發(fā)電機(jī)旋子、整組子間有無(wú)異常情況，檢測(cè)電阻值有無(wú)變遷；在初步排除自身問(wèn)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(wú)松動(dòng)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(gè)元件的配合性能，可通過(guò)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(gè)方面內(nèi)容：①接通電源，分派若干個(gè)2～3人的維護(hù)小組，檢查通風(fēng)系統(tǒng)各個(gè)位置的運(yùn)行情況，包括接線情況、有無(wú)異響、火花、高溫等狀況；檢查過(guò)的位置進(jìn)行特別標(biāo)識(shí)，避免重復(fù)檢查造成的資源、時(shí)間浪費(fèi)。②根據(jù)維護(hù)記錄，確定比較容易松動(dòng)的緊固件、螺栓等，對(duì)其加以緊固，針對(duì)比較卡澀的螺栓，應(yīng)適當(dāng)加入潤(rùn)滑油；根據(jù)螺栓使用年限、實(shí)際狀況決定是否進(jìn)行更換。③清除過(guò)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(shí)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(wèn)題時(shí)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(dòng)器應(yīng)用時(shí)，等待其度過(guò)冷卻期再重新啟動(dòng)，控制軟啟動(dòng)器在一定時(shí)間單位內(nèi)的啟動(dòng)次數(shù)，避免因重復(fù)開(kāi)啟造成的故障問(wèn)題。⑤檢查通信鏈路，必要時(shí)重新熔接、換上同類(lèi)型的全新通信設(shè)備；道路隧道變電所風(fēng)機(jī)配電柜開(kāi)關(guān)燈若無(wú)特殊情況，需一直轉(zhuǎn)到“遠(yuǎn)程/自動(dòng)”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(lái)展開(kāi)具體化分析：①外觀檢查。組織專(zhuān)業(yè)人員檢查風(fēng)機(jī)整體裝配質(zhì)量，比如裝配堅(jiān)固性、出線端連接正確性、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性、有無(wú)軸徑偏擺。②測(cè)定絕緣電阻。更換所有繞組后，測(cè)量各繞組間絕緣電阻（要求≥5MΩ），通過(guò)500 V的兆歐表測(cè)量風(fēng)機(jī)各繞組對(duì)機(jī)殼的絕緣電阻，＞5MΩ代表合格。③耐壓試驗(yàn)。更換所有繞組后，展開(kāi)繞組對(duì)機(jī)殼及繞組相互間的絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)，若是繞阻能承受超過(guò)1 min的耐壓試驗(yàn)，代表合格。④空載試驗(yàn)。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(wú)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(shí)需關(guān)注以下要點(diǎn)：第一，在風(fēng)機(jī)試車(chē)時(shí)，閱讀說(shuō)明書(shū)，確保接線方法、作業(yè)電壓、電源、電器元件容量等無(wú)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(wèn)題停機(jī)查看，確保不存在倒轉(zhuǎn)、異響等；風(fēng)機(jī)開(kāi)端工作后，查看各項(xiàng)工作電流有無(wú)超限、不穩(wěn)定，解決問(wèn)題后再運(yùn)行；第三，隧道進(jìn)風(fēng)口、隧道風(fēng)機(jī)箱等全開(kāi)時(shí)所耗電機(jī)功率最大，觀察此時(shí)電機(jī)有無(wú)損壞風(fēng)險(xiǎn)，在電機(jī)試車(chē)時(shí)關(guān)閉出口管路、地道風(fēng)機(jī)進(jìn)口等位置閥門(mén)，在啟動(dòng)后再漸漸開(kāi)啟閥門(mén)，在整個(gè)調(diào)試過(guò)程中需關(guān)注地道風(fēng)機(jī)電流有無(wú)超過(guò)額定電流；第四，風(fēng)機(jī)允許降壓?jiǎn)?dòng)或者全壓?jiǎn)?dòng)，但是在降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與電壓平方保持正比關(guān)系，保持全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，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?jiǎn)?dòng)方式；雙速隧洞風(fēng)機(jī)試車(chē)時(shí)，先低速轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察有無(wú)倒轉(zhuǎn)，不能同時(shí)高速啟動(dòng)運(yùn)行，避免電機(jī)受損、開(kāi)關(guān)跳閘；風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)量風(fēng)機(jī)輸入電流，避免超過(guò)額定電流，如果超過(guò)，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(diǎn)：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(duì)通風(fēng)系統(tǒng)展開(kāi)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(jiàn)維護(hù)與保養(yǎng)，包括：空氣濾清器檢查，判斷其有無(wú)堵塞，若是灰塵過(guò)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(gè)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(yùn)行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)異物掉落的情況，需在風(fēng)機(jī)停下或者低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)再進(jìn)行清理，嚴(yán)禁維護(hù)人員私自進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域工作。④?chē)姎怙L(fēng)扇每月運(yùn)轉(zhuǎn)一次，保障電動(dòng)機(jī)軸承潤(rùn)滑狀態(tài)良好；定期加入適量潤(rùn)滑油脂，加油頻率是12月/次，潤(rùn)滑油脂的美孚力滿足EM標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)軸承加油150 g，在注油時(shí)，操作加油槍從風(fēng)機(jī)風(fēng)筒注油嘴注入，再排出多余費(fèi)油，顯示表顯示軸承油較低時(shí)，查明原因并進(jìn)行補(bǔ)充；檢查噴氣風(fēng)扇各個(gè)位置的緊固螺栓，若是松動(dòng)，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(tīng)有無(wú)異常雜音，及時(shí)確定誘發(fā)因素，加以解決。

4.5 通過(guò)PLC程序推斷通風(fēng)系統(tǒng)故障

通過(guò)PLC程序推斷通風(fēng)系統(tǒng)故障，可快速確定故障點(diǎn)、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(duì)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(wú)明顯變化；D通過(guò)PLC系統(tǒng)排除故障問(wèn)題；E指的是PLC能否正常運(yùn)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(méi)有導(dǎo)通，重新更新新的、同類(lèi)型的繼電器，測(cè)試其功能；檢查風(fēng)機(jī)控制箱是否在自動(dòng)/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(méi)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(diǎn)著手：①確定維護(hù)流程。根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)安裝設(shè)計(jì)方案、相關(guān)設(shè)備使用說(shuō)明等提前制定維護(hù)方案，確定維護(hù)流程，若無(wú)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(shí)一崗一職制，在出現(xiàn)相關(guān)故障問(wèn)題時(shí)，可通過(guò)故障點(diǎn)所處位置、發(fā)生原因等及時(shí)鎖定責(zé)任人，實(shí)現(xiàn)故障問(wèn)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(yǔ)

綜上，文章就高速公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)試常見(jiàn)故障與維護(hù)展開(kāi)了重點(diǎn)論述與分析，建議給予其足夠的重視，分析各項(xiàng)維護(hù)對(duì)策在實(shí)際落實(shí)中的具體情況，分析其優(yōu)勢(shì)與不足，發(fā)揚(yáng)優(yōu)勢(shì)、彌補(bǔ)不足，穩(wěn)步提升維護(hù)效果，推動(dòng)高速公路隧道穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。