控制箱中间继电器烧毁的原因分析及试验

王娜娜，袁吉胜，段绪伟

（上海船舶设备研究所，上海 200031）

0 引言

干燥过滤装置控制箱主要承担装备的功能控制作用，包括A塔控制流程、B塔控制流程、A塔再生、B塔再生、初始化功能、露点测试功能、停机功能和数模转化模块等功能，保障装备的安全可靠运行，中间继电器是一种适用于远程控制交、直流电路的自动控制设备，广泛应用于各种低压配电系统、自动控制系统之中，且是应用较为广泛的电子元器件[1]。

某干燥过滤装置进行系统联调试验过程，在A塔向B塔切换过程中控制阀1、阀5开阀动作的“KA1”、“KA9”经常联锁报错、且多次阀1、阀5无法关闭一直处于打开状态，最终导致A塔向B塔无法正常切换。现场操作人员立即通过应急操作方式，强制将阀5关闭，一段时间后阀5自行打开，遂现场将干燥过滤装置控制箱的电源断开，依次手动将阀1～阀6关闭、停止真空泵以及加热装置，等待1 min后，将阀7打开保持1 min然后关闭阀7，结束吸附过程、再生状态结束，确保整个系统管路无被压。

装置完全停机后，拆接阀5逐依检测阀5的零部件，无异常情况，对控制箱内元器件进行检查，发现控制箱内控制阀1、阀5开阀动作的“KA1”、“KA9”烧毁触电有不同程度的粘连[2]。

1 控制原理及烧毁原因分析

1.1 阀1、阀5 启停控制原理

干燥过滤装置A塔向B塔切换过程中，A塔工作时阀1、阀4持续打开，当A塔干燥计时满，A塔需向B塔切换，先打开阀8延时1 min后开阀5，当阀5开到位后，B塔处于干燥过滤装置当中，此时阀1、阀4依次关闭，延时4 min开阀3，阀3开到位延时30 min后，同时开阀2、关阀3开始A塔再生工况，完成A塔向B塔切换过程，见图1。

图1 A 塔向B 塔切换流程图

干燥过滤装置B塔向A塔切换过程中，B塔工作时阀5、阀8持续打开，当B塔干燥计时满，B塔需向A塔切换，先打开阀1延时1 min后开阀4，当阀4开到位后，A塔处于干燥过滤装置当中，此时阀5、阀8依次关闭，延时4 min开阀7，阀3开到位延时30 min后，同时开阀6、关阀7开始B塔再生工况，完成B塔向A塔切换过程。图2为B塔向A塔切换图。

图2 A 塔向B 塔切换流程图

通过分析A、B塔切换流程符合装备正常的操作流程，无异常操作，A、B逻辑控制切换程序（见图3和图4），当有A塔向B塔切换的信号（B塔向A塔切换的信号），同时B塔干燥时间满足（A塔干燥时间满足），阀8开到位（阀4开到位）且A塔没有再生工况（B塔没有再生工况），无阀5关到位信号（阀1关到位信号）当上述条件全部满足后，程序通过联锁条件，程序自动判别下发开阀5（阀1）的指令。在指令下发后，安保条件触发，通过阀5开时间继电器%DB8 来实时检测阀开的时间，%DB8的阀5开始设置的20 s，当20 s的时间内程序检测不到阀5开到位的信号[3-4]。程序自动判别此联锁条件失败，同理阀1的安保条件触发后，通过阀1开时间继电器%DB1来实时检测阀开的时间，%DB1的阀1开始设置的20 s，当20 s的时间内程序检测不到阀1开到位的信号，程序自动判别此联锁条件失败。

图3 A 塔切换B 塔逻辑控制程序

图4 B 塔切换A 塔逻辑控制程序

干燥过滤装置在出口处有一个出口排放阀11，此排放阀的作用使高压空气中多余水汽以及杂质通过此阀排放，其电气原理见图5，电气接线见图6和图7，逻辑控制程序见图8。

由图5可知，出口排放阀11是通过接线端子ZX2∶19 与 中 间 继 电 器J3 的A1 线 圈 输 入，此ZX2∶19通过PLC输出一个24 V＋的控制电压[3]，如图6所示出口排放阀11的控制中间继电器J3的A2线圈通过V4-共24 V－，如图7所示通过1P断路器QF6与中间继电器J3配合，驱动出口排放阀11工作，如图8所示出口排放阀11是干燥过滤装置运行3 h必须打开阀5 s进行排污[5]。

图5 出口排放阀电气

图6 出口排放阀电气接线1

图7 出口排放阀电气接线图2

图8 逻辑控制程序

1.2 中间继电器烧毁原因分析

在干燥过滤装置二次进行时，通过实时监测控制软件程序，发现在运行3 h进行出口排放阀动作后，阀11打开5 s后，控制程序下发阀1或者阀5关闭指令的时候，监测程序显示阀1或阀5始终上传开到位信号，程序软件联锁无法通过，无法进行A塔、B塔工况切换的。

更换新的继电器后依旧在同样的工况下依旧出现粘连现场，单阀测量时通过钳形表发现单阀开阀的电流只有2.5 A，其冲击电流远低于中间继电器的标称10 A，且阀1、阀5的壳体发热明显高于其他阀。

此时基本断定问题不出现在阀质量上，通过请教相关专家、描述这个故障过程，通过故障复现可知，此问题是由于阀两边的被压达到15 MPa，导致阀过扭矩，负载过大超过额定功率，使得额定电流激增，导致中间继电器烧毁常开触电发生粘连现象。

通过对比分析发现干燥过滤装置A、B切换过程前，高压空气出口的排放阀11，都要打开进行排污、排放动作，原本管路中是15 MPa的压缩空气，因出口进行5 s排污将管路中的高压压缩气排净，导致出口处的压力几乎等于大气压力，因而当再次驱动阀1或阀5时，此时阀盘管路前后压差达到15 MPa，阀杆在驱动过程中一直是过扭矩，控制阀1、阀5的中间继电器KA1、KA9在开阀20 s的过程中持续进行大电流冲击常开触点，最终导致中间继电器“烧毁”。

2 试验方案

2.1 故障排查

更换新的中间继电器后对出口的排放阀11的逻辑控制程序进行调整，将原干燥过滤装置运行3 h后打开出口排放阀11，持续5 s排气改为持续2 s排气。

2.2 试验方案

多次进行干燥过滤装置A、B切换，测A塔开始干燥计时满后（B塔开始干燥计时满后），驱动开阀5（阀1）开的中间继电器KA9（KA1）的额定电流，用点温枪测量阀5、阀1的温升情况。同时，在装置进行型式试验过程中仔细此项数据作为装置的摸底数据留存。最终经过2个月的A、B塔转化试验，控制箱没有出现中间继电器“烧毁”，触点粘连的情况。

3 结论

通过对干燥过滤装置控制箱控制回路、管路、单阀进行排查，找到了中间继电器接“KA1”、“KA9”烧毁的原因主要是由于出口排放阀11，每次在A、B转化切换前，都要进行5 s的压力排放过程，导致管路的出口的压力接近大气压力。阀1、阀5的管路前后压差达到15 MPa，导致阀在开启过程中过扭矩，控制阀1、阀5开的中间继电器“KA1”、“KA9”过电流，始中间继电器“烧毁”后将出口排放阀11由5 s的压力排放过程改为2 s压力排放过程，通过整改方案及试验验证的实施，证实验证方案可行，整改措施有效，中间继电器烧毁故障已解决。