液压启闭机油泵电机控制回路的故障排除

液压启闭机油泵电机控制回路的故障排除

任中秋

卡里巴北岸扩机项目位于赞比亚与津巴布韦交界的赞比西河上，北岸原厂房安装4

台单机容量为150MW的水轮发电机组，扩机项目安装2台SF180-42/10800混流式水轮

发电机，单机容量180MW。扩建机组进水口闸门采用液压油缸系统控制。配套的液压系

统选用两个可变排量的轴向柱塞油泵以并联（互为备用）的方式连接，来确保系统的工

作可靠性。电气控制柜内装有触摸显示屏和油泵电机的控制回路（一台工作一台备用，

油泵电机采用空载软启动转旁路工作方式），以此实现闸门的手动和自动开启/关闭操作

以及启闭过程中的各种保护信号及运行状态的监视等。

1 故障现象

2014年5月8日，开启6号机组进口闸门指令下发，闸门充水完成，平压信号反馈

也都正常，但是接下来油泵电机却没有启动，闸门也未能正常提起，流程告警退出。

2 原因分析

闸门液压系统分为独立/循环两种运行模式，通过切换开关SA2， PLC程序自动判

定实现。油泵电机有三种控制方式：现场手动/自动、远方控制，通过切换开关SA1实

现，两台泵组互为备用，不能同时工作，Array电气控制实现互锁。整个操作控制通过按

钮SBJ随时可以实现紧急停泵。

2.1 控制原理

为了方便分析故障，这里仅画出油泵

电机启停控制回路（回路和器具都采用原

设计），具体见图1。

2.1.1 现场手动

选择开关SA1置手动模式，1号（2号）

油泵电机手动开关SA3（SA4）切至启动位，

1号（2号）电机空载启动成功自动转为旁

路运行，延时10S后加载，油泵投入正常

运行，此时才允许闸门开启或关闭。

N5

闸门启闭结束后，油泵的手动开关切

至停止位，则油泵电机停止运行。图1 油泵电机启停控制回路图

2.1.2 现场自动操作（PLC控制）

选择开关SA1置自动位，油泵选择开关置于1号（2号）泵位或循环位。

按闸门开启按钮，PLC自动开出控制KA9（KA10）通电，1号（2号）油泵电机空载启动运行，延时10秒后加载油泵投入正常运行，闸门开启上升；提升到充水位，PLC 开出自动断开，KA9（KA10）失电，油泵电机自动停止，闸门开始充水。

当充水完成时，PLC得到平压信号，又重新自动启动油泵，继续提升闸门至全开位后，信号反馈至PLC，PLC开出自动断开，KA9（KA10）失电，油泵电机自动停止，闸门提升完成。

按闸门关闭按钮，PLC自动开出控制KA9（KA10）通电，1号（2号）油泵电机空载启动运行，延时10秒后加载油泵投入正常运行，闸门开始关闭，全关到位后，信号反馈至PLC，PLC开出自动断开，KA9（KA10）失电，油泵电机自动停止，闸门关闭完成。

2.1.3 远方操作

选择开关SA1置于远方位, 油泵选择开关置于1号（2号）泵位或循环位。远程通过通讯接口RS485 Modbus通讯协议、以太网TCP/IP通讯协议及I/O硬接线监控接口控制现场PLC，按照逻辑流程自动开出控制相应的继电器，实现油泵电机的启停和闸门的启闭，工作原理同上2述。

2.2 检查过程

首先机组进口闸门充水已经完成，平压信号也都正常，这就说明故障发生之前控制系统应该是完好的，只是充水完成后，油泵电机就不能再正常启动了。根据对泵组控制系统外观查看的结果看，PLC的程序驱动及开入（DI）/开出（DO）都没有故障存在，初步怀疑应该是电机二次控制回路的接线或某个器具出了问题，要重点检查：（1）看有无异常的故障闭锁信号；排除外部的二次回路接线有无异常；

（2）泵组选择开关，置于1#、循环、2#位置时，检查开入到PLC的信号是否正常；如果信号异常，检查该切换开关的触点和二次接线；

（3）检查PLC的驱动开出，是否可以正常驱动继电器KA9、KA10；如果PLC开出正常，但是继电器不动作，要检查控制回路的接线；

（4）开出继电器动作，但油泵不启动，说明二次控制回路接线异常或者是继电器辅助接点异常，需检查开出继电器的接线有无松动、继电器辅助触点接触不可靠或底座松动；

随后做好安全措施，开始对油泵控制系统进行全面检查：控制柜故障指示灯熄灭，触摸屏无相应的故障信号；PLC的CPU运行状态RUN指示灯（绿）正常点亮，说明程序运行正常；CPU及其附属设备状态ERR指示灯（红）熄灭，说明正常无故障；配置和其它模块状态I/O指示灯（红）指示熄灭，说明正常无故障；端口状态指示TER指示灯（黄）

熄灭，无数据交换；说明无异常的故障闭锁信号。

泵组工作选择开关任意切换到1号、2号或循环状态，开入信号正常。

检查测试1号、2号泵组控制回路，现地发出手动开启闸门信号，两台泵组均可以启动工作，闸门启闭正常，说明手动控制回路没有问题。

在测试闸门自动开启时，首先选择1号，1号泵组启动正常。切换到远控方式，在控制柜模拟远方开启闸门信号，1号泵组也可以正常启动，说明1号泵组是没有问题的，那么故障可能就应该出现在2号泵组了。

再把泵组选择开关切至2号，现地发出自动开启闸门信号，2号泵组没有启动，随之又切换到远方，在控制柜模拟远方开启闸门信号，2号泵组仍然也没有启动，由此就可以得出：2号泵组的自动控制回路故障，这也就是导致此次闸门没有正常开启的原因。

由于泵组轮换运行的方式通过设计固化的程序自动进行切换的，在发出开启闸门的命令时，两台泵组已经处于循环工作模式，从开始充水至充水结束时，PLC流程判定开出启动的是1号泵组，当充水完成平完压，PLC应该开出启动2号泵组，但是2号泵未成功启动，液压系统油压没有建立，也就导致闸门在规定的时间内开启失败，流程告警退出。

根据现场的测试，2号油泵电机主接触器及旁路是没有问题的。

从图1可知，KA10中间继电器可能是故障所在。把2号泵组切换到自动方式，再次发出闸门开启令，PLC开出正常，用于启动2号泵组的继电器KA10也正常点亮，但是KAJ8和KM2却没有动作，在KAJ8和KM2线圈的两端进行电压测试，线圈两端没有电压，据此判断故障就是KA10继电器辅助常开接点（3044）不通所导致。

2号泵组自动启停控制，通过KA10继电器的一对辅助常开接点实现。如果该继电器的辅助触点确实失灵或其他原因，都会导致启停回路不通。将KA10继电器拔掉进行外观检查，未发现异常；二次接线也都紧固；又将KA10继电器插入底座，拆除该对辅助常开触点外接的控制线，发出开启令，KA10继电器动作吸合，测试发现该继电器的辅助触点不通。也就是说前面的程序执行期间，虽然KA10继电器动作吸合了，但辅助接点不通，泵组控制回路仍处于开路状态，因此油泵就不能正常启动。

3 故障处理

再次将KA10继电器拔出，打开其外壳，发现内部接点失灵，已无法修复，必需要更换继电器。

随后换用一个同型号的备用中间继电器，插入到KA10控制位置上再次测试，2号泵组正常启动，闸门开启关闭均正常，故障排除。

4 结语

在此次故障查找的过程中还发现控制柜内的一些小问题，比如端子排的二次接线松动，继电器与底座接触不可靠，有松动现象等。为此建议电气控制设备在带电投运之前，必