辅网空压机频繁跳闸故障分析及处理

辅网空压机频繁跳闸故障分析及处理

王文军

山西大唐国际云冈热电有限责任公司山西云冈037039

摘要：某厂辅网空压机系统曾多次发生全部空压机不明原因同时跳闸的现象，对机组仪用控制气源安全构成重大威胁。经过多方面排查原因、针对性的设计优化方案并实施将问题解决。

关键词：冗余；自保持；施耐德PLC；指令优化

一、系统概况：

1、系统概况

某厂压缩空气系统设计共采用9台螺杆空压机，6台运行（短时7台运行），3台备用。螺杆空压机分别采用连续和间断两种运行方式。9台空气压缩机联锁控制，可自启动。

就地热控控制间设1台就地LCD操作站，及CPU冗余热备的PLC，通过冗余的网络，对整个空压站系统进行集中监视、管理、自动顺序控制及闭环控制,并可实现远方手动操作。控制系统满足CPU冗余，通讯网络冗余和电源冗余。

2、PLC控制柜电源

双路220AV单相二线制50HZ交流电源。一路自空压机低压段开关A04-5，另一路自空压机低压段开关B04-5，电源柜内电源能自动切换。2块24V电源模块S-100-24（交流220v输入，输出24V,0~4.5A）用来提供I/O输入输出卡件模块和柜内继电器线圈电源，双路冗余。

3、PLC系统软硬件

(1)PLC采用MODICON昆腾14067160CPU系列及配套卡件模块

(2)通讯网络采用双网冗余热备方式，以提高安全性。

(3)空压机通过MODIBUS通讯协议，实现与PLC的CPU进行通讯，实现对空压机的监控。由于PLC为CPU冗余，空压机与PLC两个CPU同时实时通讯。

(4)CPU逻辑组态软件施耐德UNITYPRO3.0，上位机画面软件ifix4.0

(5）空压机启停指令设计：PLC程序内启动指令为长指令程序内保持，程序内接点闭合时发启动指令并保持，控制柜内24V继电器一直带电，继电器触点闭合，启动动力回路接触器带电吸合，空压机启动；程序内接点断开则继电器失电，空压机就地动力回路不保持，空压机停止。如下（图一）：启停指令共用一个通道和地址，cmd_start线圈带电发空压机启动指令，cmd_start失电空压机停止。第一梯级为手动启动，第二梯级为自动连锁启动，第三梯级为启动指令自保持。

二、原因排查

1、逻辑连锁停止空压机。第一时间查看逻辑，将逻辑连锁停止空压机这条原因首先排除。

2、所有空压机动力电失去。空压机全部跳闸后，要求运行人员将空压机切至就地启动并运行，通过长时间观察，空压机运行正常，不发生跳闸，此原因也排除。

3、CRP卡、CRA卡、同轴电缆分支器三者故障或三者之间的同轴电缆故障导致运行程序的CPU和DO卡失去通讯（分别属于第一、第二排机架），失去空压机启动指令保持从而跳闸。经查CRP卡、CRA卡与底板连接紧固、卡件状态指示灯均正常，同轴电缆接头也为松动。分析是此种原因造成的异常可能性很小。

4、根据程序逻辑空压机启停指令的原先设计情况，分析plc电源（包括220V交流和24V直流）电压波动、一路失电时切换至另一路不满足PLC要求时会导致所有空压机指令断开从而跳闸，此种原因导致问题的可能性最大。

三、优化改造

在电源柜接入的220v交流电压波动或电源短暂失电且切换时间不满足需求时造成cpu短暂失电，逻辑内指令常开接点断开，或造成24v直流电源异常，继电器失电，导致空压机就地启动动力回路接触器失电，造成所有空压机异常停止。

为避免PLC控制电源瞬时故障这种情况，考虑只需通过逻辑优化，把空压机启动、停止指令分别用2个通道地址（常开接点），把原来的启动自保持长指令改为启、停指令各几秒脉冲；分别用两个继电器；就地启停接触器动力回路改为自保持。这样在空压机启动后PLC柜控制电源故障时，就不会导致空压机跳闸。

(2)经查DO卡件有足够备用通道，且有足够相对应的备用继电器。在plc柜为每个空压机停止指令配置相应通道地址和24V直流继电器。

（3）由电气专业配合完成继电器出口至就地空压机、就地启动接触器自保持回路接线改造。

四、改造效果

自优化改造完成以来，未发生过二期空压机大面积同时跳闸的不安全事件。这样就印证了是由于PLC系统机柜内电源异常导致的所有空压机同时跳闸。由于现场实际情况，未对电源异常彻底处理，而是通过其它技术手段避免了电源异常导致的缺陷。在电厂实际生产和设备维护过程中，存在诸如设备厂家繁杂、低价中标、产品质量参差不齐、资金紧张等问题，这次是通过其它技术手段来防止了设备产品的缺憾。

参考文献：

[1]山西大唐国际云冈热电有限责任公司.二期空压机电器原理图.2007.