高速公路隧道通風系統調試常見故障與維護

楊智平

（福建華拓自動化技術有限公司，福建 福州 350000）

高速公路隧道通風效果一定程度上關系著隧道安全性，故而一直備受重視，為保障通風系統應用效果，需在調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，結合通風系統基本結構，對其進行系統化、全面化維護，發揮出通風系統在各個階段應有的效用，創造良好的通行環境。

1 高速公路隧道通風系統構成分析

以國內某高速公路隧道為例，研究其通風系統調試常見故障與維護方法。已知該隧道通風系統由供電回路、配電控制箱、射流風機等組成手動控制回路，通過PLC網絡、配電控制箱構成自動控制回路，如下圖1所示。所用控制方式為三級結構：風機開關箱、隧道變電所、監控分中心，三級控制皆可實現人工控制，自動控制由監控分中心操作，一般工況下，配電箱控制中心處于“自動/遠程”鍵位，通過監控分中心監控體系實現對整個通風系統的全線監控，檢測系統狀態，在出現故障問題時轉為人工控制模式。分析自動控制模式，包括兩種形式：第一，特定狀況下，預先編制風機控制程序，人工確定后實施自動控制；第二，通過CO/VI檢測器獲取數據，完成風機調節。

圖1 高速公路隧道通風系統自動控制圖

2 高速公路隧道通風系統調試常見故障

綜合高速公路隧道通風系統運行過程中的各類故障特征，總結常見故障類型，主要集中在以下幾個方面：第一，通風系統風機不轉動或者轉速不穩定；第二，通風系統風機發生各種噪音，包括電磁噪音、機械噪音、空氣動力噪音；第三，風機溫度超過正常溫度限值；第四，風機流量較小，低于額定流量；第五，風機難以正常起動；第六，軟啟動屏難以正常顯示，處于不工作狀態；第七，啟動過程電流太大、不穩定；第八，風機顯示故障，點擊啟動鍵難以正常啟動；第九，整個隧道群或者變電所風機難以正常啟動。

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 設備本體故障

設備本體故障，主要包括：①工作人員忘記接通電源、風機內存在異物、雜物卡死，風機不工作；緊固件脫落、松動。②風機安裝螺栓松動，造成共振，進出氣口濾網長期不清理，出現堵塞；設備連接件松動造成風機振動、發熱；輸入電壓過低、過高；三相電流運行時不平衡；設備選型出現失誤，使得風機性能參數不匹配，出現功率過載發熱；供電線路電線截面過小。③進出氣口過濾網堵塞、風機反向轉動、電機問題、電源電壓未達到額定電壓。

3.2 電氣故障

電氣故障包括：①供電線路出現短路、斷路、跳閘。②空氣開關長延時問題，瞬時電流脫扣器選型與風機類型不契合，或者整定值太小。③軟啟動器問題：啟動時間過長、起始電壓設置太高；內部接線松動、顯示屏故障；輸出端接觸不良、未接線引發的電源缺相；參數設置不適宜。④電流表、電壓表顯示故障、不穩定。⑤風機啟動時，保護元件動作，讓接觸器難以正常閉合；風機啟動過于頻繁，造成溫度過高，軟啟動器出現過熱保護跳閘，整定時間過長，散熱風扇被損害。

3.3 遠程控制故障

遠程控制故障，主要源于：①通信設備、光纜被損壞，不工作。②隧道變電所風機配電柜開關設定在“遠程手動”，如下圖2所示。③PLC故障：設備長久使用，未及時更新、維護，使得設備難以正常工作；繼電器損壞、接線松動。

圖2 風機控制界面示意圖

4 高速公路隧道通風系統維護方法

4.1 易發故障處理

故障排除，關注以下要點：①針對風機轉速不穩定，可能來源于以下數個方面因素：可控硅問題，造成風機開路、短路，可以觀察到風機時快時慢，還可能會因接觸不好，造成風機停轉；可控電阻可能會隨著風機使用時間增加造成接觸不良；風機設有四個或者六個二極管，若是其中一個出現損壞，會干擾整個風機的正常運轉，需要檢查故障點，更換新的二極管；檢查發電機旋子、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，比如風機風壓正常與否、連接電線有無松動等。②噪音排除方法。從風機生產、研制層面分析，研究如何有效提升各個元件的配合性能，可通過提升電機技術，降低噪音；安裝消音裝置，不干擾隧道風機穩定通風條件下，在隧道風機進風口、出風口一側安裝隔音裝置。

4.2 高速公路隧道通風系統常規維護手段

高速公路隧道通風系統常規維護手段，涉及多個方面內容：①接通電源，分派若干個2～3人的維護小組，檢查通風系統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；檢查過的位置進行特別標識，避免重復檢查造成的資源、時間浪費。②根據維護記錄，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，應適當加入潤滑油；根據螺栓使用年限、實際狀況決定是否進行更換。③清除過濾網等位置堵塞物；更換電機或者調整變壓器檔位；檢查通風系統供電回路，必要時可裝置若干傳感器、監控設備，接入到監理中心，在出現相關問題時發出告警信息，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的啟動次數，避免因重復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備；道路隧道變電所風機配電柜開關燈若無特殊情況，需一直轉到“遠程/自動”鍵位。

4.3 進行檢查、調試

通風系統中，風機是主要組成部分，以其檢查、調試工作來展開具體化分析：①外觀檢查。組織專業人員檢查風機整體裝配質量，比如裝配堅固性、出線端連接正確性、轉子轉動靈活性、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的兆歐表測量風機各繞組對機殼的絕緣電阻，＞5MΩ代表合格。③耐壓試驗。更換所有繞組后，展開繞組對機殼及繞組相互間的絕緣強度試驗，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。在通風機上加載安全、三相平衡額定電壓，維持空轉30 min，若是無異常情況發生，代表設備合格。⑤風機調試。風機調試時需關注以下要點：第一，在風機試車時，閱讀說明書，確保接線方法、作業電壓、電源、電器元件容量等無誤差；第二，調試工作至少兩人負責，其中一人觀察風機狀況，一人操控按鈕，若是出現異常問題停機查看，確保不存在倒轉、異響等；風機開端工作后，查看各項工作電流有無超限、不穩定，解決問題后再運行；第三，隧道進風口、隧道風機箱等全開時所耗電機功率最大，觀察此時電機有無損壞風險，在電機試車時關閉出口管路、地道風機進口等位置閥門，在啟動后再漸漸開啟閥門，在整個調試過程中需關注地道風機電流有無超過額定電流；第四，風機允許降壓啟動或者全壓啟動，但是在降壓啟動時，風機轉矩與電壓平方保持正比關系，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；雙速隧洞風機試車時，先低速轉動，觀察有無倒轉，不能同時高速啟動運行，避免電機受損、開關跳閘；風機正常運轉時，測量風機輸入電流，避免超過額定電流，如果超過，需要再檢查供給電壓值。

4.4 通風系統維護保養

通風系統維護保養，關注以下要點：①按照DB13T 5084-2019高速公路隧道預防性養護技術規范，定期、經常性對通風系統展開檢修，其中定期檢修頻率設定為1次/年，經常檢修頻率為1次/3月。②風機常見維護與保養，包括：空氣濾清器檢查，判斷其有無堵塞，若是灰塵過多，必須拆下進行清洗，注意風機進風網口要保持通暢、皮帶每三個月要定期調整松緊、風機電機要注意防水保持清潔。③通風系統在運行時，可能會出現異物掉落的情況，需在風機停下或者低速運轉時再進行清理，嚴禁維護人員私自進入危險區域工作。④噴氣風扇每月運轉一次，保障電動機軸承潤滑狀態良好；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標準，每個軸承加油150 g，在注油時，操作加油槍從風機風筒注油嘴注入，再排出多余費油，顯示表顯示軸承油較低時，查明原因并進行補充；檢查噴氣風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；經常性檢查噴氣風扇軸承，主要是聽有無異常雜音，及時確定誘發因素，加以解決。

4.5 通過PLC程序推斷通風系統故障

通過PLC程序推斷通風系統故障，可快速確定故障點、故障特征、故障原因等，進行定向地解決、維護，提升系統維護針對性，具體流程如下圖3所示，其中A指的是風機異常；B指的是PLC、風機通信狀態是否正常；C指的是主機發出相關指令后，檢查PLC變量有無明顯變化；D通過PLC系統排除故障問題；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通，重新更新新的、同類型的繼電器，測試其功能；檢查風機控制箱是否在自動/遠程鍵位；H指的是系統性的檢查DC24V電源；I指的是檢查光端機、收發指示燈能不能正常亮；K指的是檢查光端機收發指示燈閃爍與否；L指的是更換光收發器、光端機；M指的是檢查以太網與PLC通信收發指示燈閃爍與否；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系統故障排除流程圖

4.6 完善通風系統維護管理方法

完善通風系統維護管理方法，可從以下數點著手：①確定維護流程。根據通風系統安裝設計方案、相關設備使用說明等提前制定維護方案，確定維護流程，若無特殊情況，需嚴格按照流程完成系統維護。②完善責任機制。明確隧道通風系統維護進程中各崗位的基本責任，落實一崗一職制，在出現相關故障問題時，可通過故障點所處位置、發生原因等及時鎖定責任人，實現故障問題的迅速解決，并可有效提升維護人員重視程度，使其能夠更好地完成維護任務，避免因人員因素而誘發通風系統故障，保障通風系統應用的持續性、有效性。

5 結語

綜上，文章就高速公路隧道通風系統調試常見故障與維護展開了重點論述與分析，建議給予其足夠的重視，分析各項維護對策在實際落實中的具體情況，分析其優勢與不足，發揚優勢、彌補不足，穩步提升維護效果，推動高速公路隧道穩定運營。