船閘行程開(kāi)關(guān)失效分析

摘? 要：行程開(kāi)關(guān)故障一般分為兩種：（1）操作頭已經(jīng)被碰撞，而觸點(diǎn)系統(tǒng)卻不發(fā)生動(dòng)作。（2）操作頭未被碰撞，而觸點(diǎn)系統(tǒng)自行發(fā)生動(dòng)作。本文針對(duì)兩種故障類(lèi)型分別給予分析和解決辦法。

關(guān)鍵詞：行程開(kāi)關(guān);故障;解決對(duì)策

中圖分類(lèi)號(hào)：U64? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1671-2064（2019）24-0000-00

1行程開(kāi)關(guān)在船閘電氣控制過(guò)程中的作用

行程開(kāi)關(guān)，又稱(chēng)限位開(kāi)關(guān)，是一種小電流主令電器。由操作頭、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼。組成其原理是利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐罚_(dá)到一定的控制目的。通常，這類(lèi)開(kāi)關(guān)被用來(lái)控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使控制對(duì)象按設(shè)定的位置或行程進(jìn)行停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。

在船閘運(yùn)行過(guò)程中，行程開(kāi)關(guān)一般用于閘門(mén)、閥門(mén)的停止和變速。例如：當(dāng)閘門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉到行程開(kāi)關(guān)的位置時(shí)，會(huì)觸碰到行程開(kāi)關(guān)的操作頭，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)系統(tǒng)就會(huì)動(dòng)作，同時(shí)發(fā)出信號(hào)至船閘的控制系統(tǒng)，閘門(mén)的運(yùn)行動(dòng)作就會(huì)被停止，該行程開(kāi)關(guān)會(huì)被命名為開(kāi)終、關(guān)終限位。而變速限位則是將行程開(kāi)關(guān)安裝在閘、閥門(mén)需要變速的地方。行程開(kāi)關(guān)雖然體積小，但是在船閘控制系統(tǒng)中卻發(fā)揮著重要的作用。

2故障現(xiàn)象及危害

行程開(kāi)關(guān)作為一個(gè)普通的電氣元件，在長(zhǎng)時(shí)間的使用中，必然伴隨著損耗甚至故障。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期總結(jié)，發(fā)現(xiàn)故障一般分為兩種：

第一種：操作頭已經(jīng)被碰撞，而觸點(diǎn)系統(tǒng)卻不發(fā)生動(dòng)作。

例如閘門(mén)在開(kāi)啟到開(kāi)終位置時(shí)，行程開(kāi)關(guān)未動(dòng)作，閘門(mén)就會(huì)繼續(xù)開(kāi)啟，而事實(shí)上閘門(mén)已經(jīng)撞擊到門(mén)庫(kù)，此時(shí)的閘門(mén)電機(jī)已經(jīng)超負(fù)荷運(yùn)行，在這種情況下極容易將閘門(mén)電機(jī)燒毀，造成事故的發(fā)生，同時(shí)閘門(mén)對(duì)門(mén)庫(kù)墻的持續(xù)頂撞也對(duì)門(mén)庫(kù)墻形成一定程度破壞。

第二種：操作頭未被碰撞，而觸點(diǎn)系統(tǒng)自行發(fā)生動(dòng)作。

例如上游閥門(mén)的關(guān)終限位并未處于關(guān)終狀態(tài)，而關(guān)終限位發(fā)生故障，觸點(diǎn)系統(tǒng)自行發(fā)生動(dòng)作，發(fā)出上游閥門(mén)關(guān)終信號(hào)。與此同時(shí)閘門(mén)處于關(guān)終狀態(tài)，控制系統(tǒng)無(wú)法區(qū)分真實(shí)情況，認(rèn)為上游處于閘門(mén)、閥門(mén)全部處于關(guān)終狀態(tài)，會(huì)發(fā)出閉鎖信號(hào)，下游就會(huì)開(kāi)啟閥門(mén)，于是上下游出現(xiàn)了貫通的情況，如果故障發(fā)生在夜晚，該故障更不易被發(fā)現(xiàn)。在上下游水流增大到一定程度時(shí)，閘閥門(mén)將無(wú)法正常關(guān)閉。此種故障為通閘，在不允許通閘的船閘極易造成嚴(yán)重后果。

3故障解決對(duì)策

針對(duì)故障發(fā)生的原因，第一種故障的解決思路是從電機(jī)電流的角度出發(fā)，，即通過(guò)電機(jī)電流互感器讀取閘門(mén)電機(jī)的電流來(lái)檢測(cè)閘、閥門(mén)的運(yùn)行情況。如果閘、閥門(mén)發(fā)生卡阻或者已經(jīng)撞擊到門(mén)庫(kù)墻，電機(jī)的電流會(huì)大幅度增大。一旦檢測(cè)到電流值超過(guò)電機(jī)的額定電流，控制系統(tǒng)則發(fā)出指令，立即停止電機(jī)的運(yùn)行，從而保證船閘運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的安全。另一種解決方法是從開(kāi)度儀考慮，讀取閘、閥門(mén)的開(kāi)度，其開(kāi)度值如果超出設(shè)定的范圍，則控制系統(tǒng)發(fā)出指令，停止電機(jī)運(yùn)行。將兩種方法相結(jié)合，能更好的解決問(wèn)題，保障安全。

第二種故障則不容易被發(fā)現(xiàn)，一般情況下控制系統(tǒng)也很難辨別，因此本文針對(duì)第二種故障現(xiàn)象提出解決辦法。

此前在第二種故障描述中提到的閥門(mén)并非真正處于關(guān)終狀態(tài)現(xiàn)象，暫稱(chēng)為假關(guān)終。該現(xiàn)象是由于行程開(kāi)關(guān)的操作頭未被碰撞，而觸點(diǎn)系統(tǒng)自行發(fā)生動(dòng)作。其原因有：1、機(jī)械式操作頭有卡阻，無(wú)法恢復(fù)至中間位置。2、機(jī)械式觸點(diǎn)系統(tǒng)發(fā)生短接（例如進(jìn)水）3、光電式操作頭有異物阻擋了光線的連通。以上無(wú)論是哪種，都影響了行程開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

如果用開(kāi)度儀的值來(lái)判斷開(kāi)、關(guān)終狀態(tài)，本是可行方法，但目前有很多控制系統(tǒng)在程序中寫(xiě)了如下的程序：若閥門(mén)發(fā)出開(kāi)終信號(hào)，則將閥門(mén)開(kāi)度值強(qiáng)制設(shè)為100%，如果閥門(mén)發(fā)出關(guān)終信號(hào)，則將閥門(mén)開(kāi)度值強(qiáng)制設(shè)為0%。該強(qiáng)制行為是為了將組態(tài)軟件的顯示效果更為逼真。因此，我們無(wú)法從開(kāi)度值上來(lái)根本解決假關(guān)終的問(wèn)題。

而將閥門(mén)關(guān)終信號(hào)由關(guān)終狀態(tài)變?yōu)榉顷P(guān)終狀態(tài)的，必定是開(kāi)閥動(dòng)作，因此只需要讀取閥門(mén)的開(kāi)閥動(dòng)作后延時(shí)數(shù)秒，然后讀取關(guān)終信號(hào)，如果關(guān)終信號(hào)仍然為關(guān)終，則可判定關(guān)終信號(hào)已經(jīng)失靈，發(fā)出了“假關(guān)終”的信號(hào)，控制系統(tǒng)可給予相關(guān)提示或者停止電機(jī)運(yùn)行。若閥門(mén)的關(guān)終信號(hào)和開(kāi)終信號(hào)同時(shí)發(fā)出，則必然有一個(gè)行程開(kāi)關(guān)失靈。

由于閥門(mén)的啟閉機(jī)可能是液壓式，則電機(jī)啟動(dòng)至開(kāi)閥動(dòng)作有一定時(shí)間的延時(shí)，因此檢測(cè)行程開(kāi)關(guān)的延時(shí)時(shí)間需要適當(dāng)加長(zhǎng)

目前有的船閘控制系統(tǒng)采用雙限位的方法，雙限位組合增加了故障發(fā)生率，有的組合沒(méi)有提高可靠性反而降低安全性能，如關(guān)限位并聯(lián)。有的組合是以增加故障率來(lái)提高安全可靠性，雙限位沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。通過(guò)以上對(duì)行程開(kāi)關(guān)故障的對(duì)策分析可以看出，在不增加成本的情況下采用軟件故障診斷辦法就可以實(shí)現(xiàn)船閘控制系統(tǒng)更可靠、安全的運(yùn)行。

該程序已經(jīng)應(yīng)用于邵伯三線船閘控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)將“行程開(kāi)關(guān)故障”歸類(lèi)于“故障處理”模塊中，進(jìn)行停機(jī)處理，同時(shí)系統(tǒng)給予提示。由于邵伯一、二線船閘也出現(xiàn)過(guò)“假關(guān)終”的行程開(kāi)關(guān)故障，計(jì)劃在以后將該程序應(yīng)用于一、二線船閘，進(jìn)一步確保船閘運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的安全暢通。

收稿日期：2019-11-15

作者簡(jiǎn)介：竇立（1982—），男，江蘇揚(yáng)州人，本科，工程師，研究方向：電氣自動(dòng)化。

Failure Analysis of lock Travel Switch

DOU Li

（Shaobo shiplock management office， Yangzhou Jiangsu? ?225261）

Abstract： There are two kinds of travel switch faults： （1） the operating head has been collided， but the contact system does not act. （2） the operating head is not collided， and the contact system acts on its own. In this paper， two types of faults are analyzed and solved.

Key words： travel switch; fault; solution