某工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)開關(guān)量信號(hào)異常故障分析

魏昌淼 ，彭 濤，馬憲智

(1. 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七〇三研究所無錫分部，江蘇 無錫 214151；2. 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七〇三研究所,哈爾濱 150036)

燃?xì)廨啓C(jī)具有良好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、較高的熱效率、緊湊的結(jié)構(gòu)布局及良好的可靠度與長(zhǎng)久的使用壽命等優(yōu)勢(shì)，近年來在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、動(dòng)力、冶金等領(lǐng)域的不斷拓展，燃?xì)廨啓C(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域也得到長(zhǎng)足發(fā)展[1-2]。隨著燃?xì)廨啓C(jī)的廣泛應(yīng)用，控制方式也經(jīng)歷了長(zhǎng)足的發(fā)展，其中開關(guān)量邏輯控制廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)控制領(lǐng)域[3]，本文針對(duì)的某工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)在控制方面采用開關(guān)量及模擬量?jī)煞矫婵刂?，其中開關(guān)量控制涉及到燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定工作所需的燃油壓力點(diǎn)、滑油壓力點(diǎn)、各電磁閥的執(zhí)行控制、各位置開關(guān)的反饋等方面。開關(guān)量反饋參與燃?xì)廨啓C(jī)控制邏輯，反饋任何異常進(jìn)而導(dǎo)致控制系統(tǒng)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)狀態(tài)判斷出現(xiàn)誤差，會(huì)造成燃?xì)廨啓C(jī)降工況甚至停機(jī)；若開關(guān)量指令信號(hào)傳輸異常會(huì)造成電磁閥不動(dòng)作，嚴(yán)重影響燃?xì)廨啓C(jī)的安全運(yùn)行。針對(duì)開關(guān)量故障，余曉龍等提出了開關(guān)量輸出板必須具備的幾個(gè)特殊安全防范功能，提高了開關(guān)量輸出板動(dòng)作可靠性[4]，林立新等在深入分析和比較國(guó)內(nèi)電力機(jī)車的結(jié)構(gòu)和控制原理的基礎(chǔ)上，提出了SS7E電力機(jī)車開關(guān)量智能故障機(jī)制[5]。

本文根據(jù)某工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)開關(guān)量信號(hào)反饋及開關(guān)量信號(hào)指令執(zhí)行原理出發(fā)，結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行實(shí)際故障，總結(jié)出開關(guān)量信號(hào)故障的排查措施。

1 某工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)開關(guān)量信號(hào)工作原理

燃?xì)廨啓C(jī)作為一種高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，需要滑油來潤(rùn)滑、冷卻軸承，若滑油壓力過低將造成軸瓦的燒損，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)本體有重要安全影響；若燃油進(jìn)口壓力過低會(huì)造成燃油泵的磨損以及燃燒室熄火、燃燒脈動(dòng)等故障。某工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)采用壓力信號(hào)器方式來判斷各壓力值，當(dāng)壓力高于信號(hào)器規(guī)范值時(shí)，信號(hào)器閉合。某工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)開關(guān)量反饋原理如圖1所示，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)本體上管路壓力達(dá)到壓力信號(hào)器動(dòng)作值，壓力信號(hào)器閉合后，開關(guān)量信號(hào)控制回路接通，控制系統(tǒng)內(nèi)部開關(guān)量采集模塊采集到該信號(hào)，開關(guān)量采集模塊將該信號(hào)送入CPU邏輯判斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)控制。

圖1 開關(guān)量反饋工作原理圖

燃?xì)廨啓C(jī)包含多個(gè)附屬系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作，主要包括燃燒霧化、燃油供應(yīng)、防喘振等附屬系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的功能是通過一系列電磁閥的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)的。該工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)通過開關(guān)量指令的輸出來實(shí)現(xiàn)各對(duì)應(yīng)電磁閥的動(dòng)作，從而控制燃?xì)廨啓C(jī)各附屬系統(tǒng)。開關(guān)量指令輸出控制原理如圖2所示，當(dāng)某電磁閥需打開時(shí)，CPU輸出開指令，開關(guān)量繼電器閉合，電磁閥控制回路接通，電磁閥得電，從而使所控制閥體打開，以實(shí)現(xiàn)各附屬系統(tǒng)功能。

圖2 開關(guān)量輸出控制原理圖

2 某工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)開關(guān)量信號(hào)故障案例

本文針對(duì)的某工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)，開關(guān)量控制包括開關(guān)量反饋，如滑油壓力值、燃油壓力值開關(guān)量信號(hào)器；包括開關(guān)量輸出量，如控制燃油管路吹掃電磁閥的開關(guān)量。本型燃?xì)廨啓C(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)過多次開關(guān)量信號(hào)故障，本文總結(jié)典型的開關(guān)量信號(hào)故障案例如下文所述。

2.1 開關(guān)量反饋故障

該型某臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)在一高工況連續(xù)運(yùn)行一周左右后，燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)面板突然顯示“燃?xì)廨啓C(jī)燃油泵前燃油壓力低”報(bào)警、“燃?xì)廨啓C(jī)甩負(fù)荷至空載保護(hù)”報(bào)警，隨后燃?xì)廨啓C(jī)甩負(fù)荷至空載工況。

燃?xì)廨啓C(jī)降工況至空載工況后，就地壓力表顯示燃油壓力正常，運(yùn)行人員判斷這是一起典型的由于開關(guān)量信號(hào)出現(xiàn)異常，直接導(dǎo)致該型燃?xì)廨啓C(jī)降工況的故障。

上述燃?xì)廨啓C(jī)降工況停機(jī)后，進(jìn)行以下檢查及分析(見圖1)：

(1) 檢查開關(guān)量信號(hào)線路，24 V電源正常。

(2) 拔掉燃油壓力信號(hào)器所連接信號(hào)插頭，用線纜短路連接該信號(hào)插頭A1A2接線端子，控制系統(tǒng)檢測(cè)面板顯示該開關(guān)量信號(hào)仍然為0，此時(shí)排除燃油壓力信號(hào)器自身的故障。

(3) 用線纜短路連接接線轉(zhuǎn)接盒的C1C2接線端子，控制系統(tǒng)檢測(cè)面板顯示該開關(guān)量信號(hào)仍然為0，此時(shí)排除接線轉(zhuǎn)接盒與燃油壓力信號(hào)器間的線路故障。

(4) 通過以上各步驟的檢查，運(yùn)行人員判斷該故障可能為開關(guān)量采集板故障引起。拆檢該燃油壓力信號(hào)對(duì)應(yīng)的開關(guān)量采集板，外觀檢查發(fā)現(xiàn)采集板有短路燒焦的跡象，更換該燃油壓力開關(guān)量采集板，控制系統(tǒng)檢測(cè)面板顯示該開關(guān)量信號(hào)為1，該故障至此排除。

由此可歸納為這是一起開關(guān)量采集板故障引起的燃?xì)廨啓C(jī)降工況的故障。

2.2 開關(guān)量指令信號(hào)故障

該型某臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)按計(jì)劃起動(dòng)，在起動(dòng)過程中監(jiān)控面板報(bào)“燃油未著火”報(bào)警，隨后控制系統(tǒng)執(zhí)行燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)，中斷起動(dòng)。

上述燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)停機(jī)后，進(jìn)行以下分析及處置(見圖2)：

(1) 運(yùn)行人員查詢停機(jī)時(shí)歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火時(shí)，點(diǎn)火燃油壓力未建立，燃油供應(yīng)閥開反饋為0。運(yùn)行人員判斷燃油供應(yīng)閥未打開，無燃油供應(yīng)燃燒致使燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)。

(2) 檢查開關(guān)量信號(hào)線路，24 V電源正常。

(3) 用線纜短路連接接線轉(zhuǎn)接盒的C1C2接線端子，燃油供應(yīng)電磁閥實(shí)際仍然未動(dòng)作，以此排除控制系統(tǒng)開關(guān)量繼電器存在故障。

(4) 拔掉燃油供應(yīng)電磁閥所連接插頭，用線纜短路連接接線轉(zhuǎn)接盒的C1C2接線端子，在插頭B2/B3端子，用萬用表測(cè)量直流電壓顯示為12 V至15 V波動(dòng)。運(yùn)行人員以此判斷接線轉(zhuǎn)接盒至燃油供應(yīng)電磁閥插頭線路存在異常。

(5) 檢查接線轉(zhuǎn)接盒至燃油供應(yīng)電磁閥插頭線路，發(fā)現(xiàn)該線路與箱裝體連接處插頭(B1/B4)存在松動(dòng)。緊固后，燃油供應(yīng)電磁閥工作正常。

由此可歸納為這是一起連接插頭松動(dòng)致使開關(guān)量指令信號(hào)無法到達(dá)燃油供應(yīng)電磁閥引起的燃?xì)廨啓C(jī)未著火的故障。

3 開關(guān)量信號(hào)故障排查及分析方法

對(duì)某工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)出現(xiàn)的兩種開關(guān)量典型故障進(jìn)行分析，總結(jié)出如下的開關(guān)量故障排查及分析方法。

3.1 開關(guān)量反饋故障排查及分析

開關(guān)量反饋故障往往造成燃?xì)廨啓C(jī)降工況甚至停機(jī)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)可按以下方法分析及排查(見圖1)。

(1) 檢查開關(guān)量回路電源是否正常，用萬用表測(cè)量電源電壓是否在要求范圍內(nèi)，若異常，應(yīng)對(duì)電源進(jìn)行檢查及更換。

(2) 若以上檢查正常，拔掉開關(guān)量反饋信號(hào)器所連接信號(hào)插頭，用線纜短路連接該信號(hào)插頭A1A2接線端子，控制系統(tǒng)檢測(cè)面板顯示該開關(guān)量信號(hào)若仍然為0，此時(shí)可排除開關(guān)量反饋信號(hào)器的故障；若短接后控制面板顯示開關(guān)量信號(hào)為1，則可判斷開關(guān)量信號(hào)器故障，應(yīng)對(duì)開關(guān)量信號(hào)器更換及驗(yàn)證是否排除故障。

(3) 若以上檢查正常，用線纜短路連接接線轉(zhuǎn)接盒的C1C2接線端子，控制系統(tǒng)檢測(cè)面板顯示該開關(guān)量信號(hào)若仍然為0，此時(shí)可排除接線轉(zhuǎn)接盒與開關(guān)量反饋信號(hào)器之間線路的故障；若短接后控制面板顯示開關(guān)量信號(hào)為1，則可判斷接線轉(zhuǎn)接盒與開關(guān)量反饋信號(hào)器之間線路存在異常，應(yīng)對(duì)此段線路連接插頭處進(jìn)行檢查及線路通斷情況進(jìn)行檢查，可更換線路進(jìn)行處置及驗(yàn)證。

(4) 若以上檢查正常，可進(jìn)一步檢查開關(guān)量采集板，外觀檢查無異常的情況下，可通過更換采集板進(jìn)行驗(yàn)證。

3.2 開關(guān)量指令故障排查及分析

開關(guān)量指令故障會(huì)造成燃?xì)廨啓C(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)無法正常工作，喪失燃?xì)廨啓C(jī)各輔助系統(tǒng)功能，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)可按以下方法分析及排查(見圖2)。

(1) 檢查開關(guān)量回路電源是否正常，用萬用表測(cè)量電源電壓是否在要求范圍內(nèi)，若異常，應(yīng)對(duì)電源進(jìn)行檢查及更換。

(2) 若以上檢查正常，用線纜短路連接接線轉(zhuǎn)接盒的C1C2接線端子，若電磁閥實(shí)際仍然未動(dòng)作，可排除控制系統(tǒng)開關(guān)量繼電器存在故障；若電磁閥實(shí)際動(dòng)作正常，可推斷控制系統(tǒng)與接線轉(zhuǎn)接盒間線路或者控制系統(tǒng)開關(guān)量繼電器存在故障，應(yīng)進(jìn)一步檢查該線路、更換開關(guān)量繼電器來驗(yàn)證排除故障。

(3)若以上檢查正常，拔掉電磁閥所連接插頭，用線纜短路連接接線轉(zhuǎn)接盒的C1C2接線端子，在插頭B2/B3端子，用萬用表測(cè)量直流電壓。若電壓異常，可判斷接線轉(zhuǎn)接盒至燃油供應(yīng)電磁閥插頭線路存在異常，應(yīng)對(duì)該線路進(jìn)行通斷及連接情況檢查；若電壓正常，可判斷電磁閥存在故障，應(yīng)對(duì)電磁閥進(jìn)行更換，來排查驗(yàn)證故障。

4 總結(jié)

某工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)開關(guān)量信號(hào)故障包括開關(guān)量反饋故障及開關(guān)量指令故障，基于該型燃?xì)廨啓C(jī)開關(guān)量工作原理，結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際運(yùn)行中兩種開關(guān)量故障的處置案例，總結(jié)出：(1)開關(guān)量反饋故障排查及分析方法；(2)開關(guān)量指令故障排查及分析方法?？偨Y(jié)的開關(guān)量故障排查及分析方法通過分段排查，具有邏輯清晰、操作性強(qiáng)、工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值等特點(diǎn)，已幫助燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行人員快速有效處置了多起該型燃?xì)廨啓C(jī)開關(guān)量故障，具有普遍實(shí)用價(jià)值，對(duì)維護(hù)燃?xì)廨啓C(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。