故障逻辑范文

故障逻辑范文（精选7篇）

故障逻辑 第1篇

推进器结构见图1, B处是机械密封, A处是漏水探头。对此故障, 设备供应方认为, 使用方未在初次运行500h后及时更换润滑油, 造成磨合期内齿轮磨合的金属细屑, 触到泄漏探头两极, 使设备保护动作。

若设备供应方推断成立话, 可以做个试验, 短时断开保护, 让电机运行不超过1min。此过程中齿轮转动带给油液一定的能量, 可以扫掉探头两极间的金属细屑, 恢复泄漏报警保护单元后, 推进器可以正常运行, 而且这种再启动运行的过程至少应保持几分钟。

现场验证结果是, 断开保护让电机运行1min, 当重新恢复泄漏报警单元后到3min左右时, 泄漏报警指示灯亮起。此过程重复多次, 故障现象依旧。

对此, 设备供应方解释是, 齿轮磨下的金属细屑量大, 类似“深埋”至触探头两极间, 所以泄漏报警保护单元保护动作频发。

再依据这一假设, 根据推进器油室 (齿轮室) 容积和探头两极位置, 真正“深埋”探头两极位置的金属细屑量, 大概应是齿轮质量的5%, 那是相当惊人的。

故此, 有如下问题: (1) 在线同处于相同的工况和运行时间运行的推进器共有4台, 不可能单巧这一台有问题。 (2) 该齿轮究竟是何材料, 硬度如此之差, 磨合期产生的细屑量如此之多。因此, 设备供应方的判断是不充分的。为此, 放油目测油质。

故障逻辑 第2篇

模糊逻辑诊断原理的原理是通过某些征兆的隶属度来求出各种故障原因的隶属度。设用一个集合来定义一个系统中所有可能发生的各种故障原因[1]。

设模糊集合Y表示轧机可能发生的故障原因[2]:

模糊集合X为这些原因引起的征兆:

Y与X符合方程:

Y=X莓R(3)

其中符号“莓”为模糊逻辑算子,R为模糊关系矩阵,在故障诊断中又称模糊诊断矩阵。

2棒材轧机齿轮箱故障诊断模型建立

2.1轧机齿轮箱的故障库与征兆库

故障库与征兆库是模糊诊断的核心,同时又是计算的基础。棒材轧机齿轮箱的常见故障主要有齿形误差、轴不平衡、轴弯曲、轴不对中、基础变形、齿轮断齿及轴承损坏等。根据收集到的钢厂棒材轧机的诊断报告共38例,分类总结发生故障齿轮箱的故障原因,见表1。

2.2故障诊断矩阵的建立

模糊诊断矩阵的确定十分重要,创建的模糊诊断数学模型是否正确,要必须参考大量的棒材轧机的振动诊断案例的分析以及实验室模拟测试分析结果,根据设备长期在线监测的数据,反复修改矩阵中的各元素。因此,故障诊断的关键是需要准确的确定各个元素的隶属度[3]。应用模糊统计法,通过大量阅读轧机齿轮箱故障诊断资料及文献并收集钢厂高线的诊断报告共38例,将各征兆出现的次数与对应故障原因的次数汇总见表2,符号含义见表3。

故障原因向量见式(4)。

故障征兆向量为式(5)。

表3显示了征兆与故障对应关系,也反映出轧机齿轮箱各故障发生的概率大小,由统计数据建立模糊诊断矩阵R,矩阵中的各个元素rij由式(6)确定[4]。

以y1,x1为例来说明,表3中x1总共出现了7次,其中当y1发生时,x1出现了2次,由式(6)知,2/7=0.286,故x1对y1的隶属度为0.286。全部征兆隶属度见表4。

将表4写成矩阵形式为式(7)。

2.3故障征兆向量的隶属度的计算

(1)特征频率向量的隶属度。特征频率的故障向量的建立应分两部分考虑,分别为测量频率与理论频率的接近程度和测量频率处幅值的贡献程度[5]。同一时刻的数据频域图中,测量频率与理论频率非常的接近,但是幅值与其他频率相比较小,认为此频率出现的隶属度较小。因此,应综合考虑频率的接近度和幅值的贡献度,即用二者的乘积来表达特征频率的向量隶属度较为合理。

(2)频率接近度的计算。测量频率与理论频率的接近程度可以用二者差值的绝对值除以频率分辨率来衡量。频率分辨率计算见式(8)。

频率分辨率=采样频率/采样长度(8)

表5为接近度为0~9时的接近隶属度的经验值,>9后,认为接近隶属度为0,根据最小二乘法原理并进行曲线拟合,式(9)是依据表格中给出的经验值在MATLAB软件中运用多项式拟合函数polyfit()得出。

(3)幅值贡献度的计算。频谱图中,设幅值最大为max(x),在测量频率处幅值为x,则幅值贡献度为:

(4)特征频率向量的隶属度为:

(5)峭度指标隶属度的计算。齿轮箱正常时工作时,峭度指标x≤3,当峭度指标x≥4时,说明齿轮箱的运动状况中存在冲击性振动,峭度指标数值越大,说明冲击振动越严重,可应用偏大型的升半Г分布来描述峭度指标的隶属函数[6]。

峭度指标隶属函数表达式为(12)。

2.4综合评判模型的选择

棒材轧机工作环境恶劣,影响故障发生的因素多,选择模型M(●,+)进行综合评判。

3工程应用

以2015年4月棒材轧机实测数据为例,其中采样频率fs是5000 Hz,采样长度是4096 s,电机转速714.36 r/min,图1为此时的4#架粗轧机齿轮箱的时域波形,可以看出齿轮箱有周期的冲击振动,图2、图3为信号经过FFT变换后的频域波形,可以看出Z1,Z2的啮合频率轴及2倍频边频,以及Ⅰ轴转频和2倍频等参数,表6所示时域波形的峭度Cq为2.448。

应用上述公式(8)~(13)进行计算,得出征兆向量为:

X=[0.009,0.0066,0.9011,0.2168,0.0622,0,0,0,0,0,0,0,0];

对X进行归一化处理后得到:

X1=[0.0075,0.0055,0.7536,0.1813,0.052,0,0,0,0,0,0,0,0];

代入公式(4)中,计算得到故障原因向量为:

Y=[0.192,0.097,0.2177,0.1978,0.1909,0.0393,0.0647];

从计算结果中可知,Y3>Y4>Y1,即发生齿轮打齿故障的可能性最大,次之为轴承点蚀故障和齿轮点蚀故障。

4总结

介绍了轧机齿轮箱模糊逻辑诊断法的一般原则,在研究齿轮箱振动原理上,参考专家经验和诊断报告数据,建立模糊诊断矩阵,并确定特征征兆的隶属度计算公式,得出轧机齿轮箱故障模糊诊断模型。基于此模型对现场采集到的信号进行分析,现场检修情况验证了此方法的有效性。

摘要：在对轧机齿轮箱传动系统设备故障的研究过程中,发现故障征兆与故障原因之间并非是完全对应的关系,有时一种故障特征由多种原因所致,有时一种原因引发多种故障征兆,说明故障诊断技术是有模糊性特征的。提出一种基于模糊诊断原理的棒材轧机齿轮箱故障诊断方法,通过在钢厂实测振动数据的分析,验证了方法的有效性。

关键词：模糊逻辑,齿轮箱,故障诊断

参考文献

[1]吴今培.模糊诊断理论及其应用[M].北京:科学出版社,1995,6:198-197.

[2]李鸿吉.模糊数学基础及实用算法[M].北京:科学出版社,2005.

[3]柴春红,曹志刚.飞机故障模糊诊断专家系统的研究[J].数学的实践与认识,2010,40(1):111-114.

[4]周凤星,高立新,叶辉,章中波.基于模糊控制的齿轮箱监测诊断系统[J].仪器仪表装置,2003,(03):19-21.

[5]王凤军.变速箱故障模糊诊断的研究[J].农机化研究,2008,(03):231-234.

故障逻辑 第3篇

固态中波发射机中采用了一系列数字技术, 尤其是控制与显示部分, 是由各种逻辑功能的数字逻辑电路组成的, 这些逻辑电路完成了对发射机的开关机的程序控制, 过载和超限时对发射机的工作状态作相应的调整。发射机出现故障危及设备和人身安全时, 确保发射机和人身安全。监测发射机各级的工作状态, 给出工作正常和故障的显示, 并根据具体情形分类处理。由于大量的小信号微功耗的数字逻辑集成电路应用在固态发射机中, 数字电路的维修已成为中波转播台技术人员必须掌握的基本技能, 但由于数字逻辑电路的复杂性及其维修方法的特殊性, 有许多技术人员不知如何检修, 笔者结合自己多年的维修经验, 简单地谈谈数字逻辑电路的一般检修方法, 并举例说明。

2 数字逻辑电路的故障分类

2.1 逻辑故障:

是指一组正确的输入信号通过数字电路输出得不到正确的结果。

由数字电路的内部故障引起的逻辑功能错和数字电路外部电路故障引起的逻辑功能错。一个芯片出现这种故障, 其原因有可能是芯片内部的组件有错、组件间连线短路或开路、内部逻辑电路与芯片的输入/输出引脚脱焊等。

(1) 固定电平故障L (或H) :

指数字电路中一根或多根引线的逻辑电平保持固定的值。在TTL、CMOS电路内的一些故障或输入端及输出端的故障都会引起固定电平故障。

(2) 桥接故障:

指数字电路中二根或多根信号线无意中连接在一起造成的。焊接、插件内部短路或集成电路工艺不好造成绝缘不良等。

(3) 固定开路故障:

这是一种发生在CMOS电路中的故障。使CMOS门电路的输出端既不接地也不接电源的高阻状态, 即开路状态。当输出开路时, 由于存在输出端和下一级门电路分布电容的记忆作用, 将使输出端的逻辑电平在一定时间内保持不变。

2.2 芯片之间匹配性不好:

一是速度不匹配;如某个芯片的门延时过长, 产生的信号虽然逻辑上正确, 但较长时间后电平仍不稳定, 或不满足时序要求, 有所偏移, 便会使电路不稳定。二是一个芯片输出的信号去驱动另一个或多个芯片时, 信号传输中产生的微小的抖动, 引起的故障。这种故障出现时, 输出芯片和输入芯片本身均无故障, 如果将其放在另一电路板上, 可能完全正常。

2.3 芯片带负载能力差:

芯片连接的负载较少时, 电路工作完全正常, 但随着负载的增加电路工作就不正常, 甚至根本无法工作。

2.4 热稳定性差:

指发射机开始运行正常, 而运行一段时间后, 便出现故障;将发射机关机, 冷却一段时间再开机, 又能正常工作等。

3 数字逻辑电路的检修方法

3.1 组合逻辑电路:

组合逻辑电路其任一时刻的输出取决于该时刻的输入, 而与以前各时刻的输入无关。结构比较简单, 维修时可按照电路的逻辑功能, 利用数字万用表或逻辑探针测试电路的输入和输出状态 (“高电平”、“低电平”或“高阻”) , 以确定具体单元电路的好坏。

3.2 时序逻辑电路:

时序电路在任何时刻的输出不仅与电路的当前输入状态有关, 而且还与以前的输入状态有关。为实现时序电路的逻辑功能, 必须有存储或记忆功能的器件。在数字电路系统中常采用触发器。触发器又称双稳态电路, 它具有两种稳定状态, 用于保存二进制信息。它只能处于一种稳定状态, 在一定的触发信号作用下, 才能从一种稳定状态翻转到另一种稳定状态。由于时序逻辑电路具有存储和记忆的功能, 检修起来就比较复杂。除了检查输入信号还要检查时钟信号, 输出的正确与否与这两个信号有关。

3.3 故障检查部位

(1) 检查电源:

发射机上数字逻辑电路的供电电源一般是±5V、±15V、±12V, 当电源故障或电源稳定性差都可能导致系统无反应, 系统程序紊乱等。电源对地短路一般都是去耦电容短路造成的, 找到故障电容最好的办法是电流跟踪仪跟踪短路电流。若没有电流跟踪仪只好将电路分单元查找替换。

(2) 检查逻辑电路芯片的输入与输出电压和波形:

用万用表和示波器测量逻辑电路的输入与输出电压和波形, 针对其逻辑功能的对与错来判断芯片的好坏。

(3) 检查时钟:

可用示波器测试时钟信号的频率、振幅、相位, 或简单地用数字逻辑探针检测时钟脉冲的有无。对各个单元的电路的时钟均应检测, 以防断线、松脱、干扰等引起的时钟脉冲不正确。

(4) 检查关键的脉冲信号:

用逻辑探针、示波器或逻辑分析仪观察复位、使能、选通、读写等控制信号, 可以较好的判断数字逻辑电路是否正常工作。当复位信号有效时, 输出应被清零或置位, 当使能信号有效而时钟脉冲正常时, 数据线上应有脉冲活动。

(5) 检查接口电路和插接件:

印刷版和插座插头的接触不良而引发的故障, 实际上很多故障的确是由此产生的。检修时要特别引起重视。

4 检修设备

检修数字逻辑电路的专业检修设备一般有数字万用表、逻辑探针 (又称逻辑笔) 、逻辑夹头、脉冲示波器、电流跟踪仪、脉冲信号发生器、逻辑分析仪及其他专用监测设备。仪器设备的齐全对检修故障能起到事半功倍的效果。

5 故障检修举例

故障检修例1.故障现象:包络故障红灯亮, 功率表和电流表为零, 风机运转。

初步分析:因功率表和电流表指示为零, 风机运行, 说明功放供电电压存在, 按升功率按钮进行升功率, 功率升不上去, 初步判断是功放关断。根据包络故障检测电路原理, 一是来自A27 (输出检测板) 板的调幅波经包络检波后的音频信号;二是来自A34 (A/D转换板) 板的数字音频经D/A转换还原后的音频信号;两个音频信号进行比较, 误差超过一定值后, 包络故障显示为红灯。包络故障属六类故障, 使可能合成后的调制信号发生畸变, 影响音频质量, 但发射机仍能正常工作。根据功率表和电流表为零的现象, 功放被关断, 无调幅波输出。而A27的调幅波来源于输出网络, 所以也就没有经检波后的音频信号输送到包络故障检测电路去, 从而造成包络故障红灯亮。解决该故障的关键是先把功放关断的原因找到, 使发射机能正常工作, A27板有音频信号送到包络故障检测电路去, 也许包络故障红灯亮的故障同时也解决了。

检修步骤:1) 先确定功放是否关断。观察A36板 (调制编码板) 发光二极管DS1的第九个红灯亮 (是功放关断的信号指示) , 测TP8点为高电平, 属于正常。TP7点也为高电平 (正常时, TP7点应为低电平) 判断功放已关断。

2) 查功放关断的原因。测A32 (显示板) N66 (8) 脚为低电平, 说明不是4类故障引起的关功放, 初步判断是控制电路不正常造成的。继续检查与N66 (8) 脚连接的N42A (3) 脚为低电平 (正常) , 而N42A (2) 为高电平, 测电阻R164两端也为高电平, R164与带锁紧插座X10的 (5) 脚相连, 也为高电平, 经高频电缆与A36板插座X18的5脚相连, 该脚同样是高电平, 所以TP7点为高电平, 使功放关断, 发射机无功率输出。更换N42后, 重新开机测TP7点为低电平, 包络故障灯变成绿色, 发射机恢复工作正常。

故障检修例2.故障现象:开低压开关, 面板指示正常。按低、中、高功率开关, 有时开不起来, 风机不转, 听不到继电器吸合的声音。相应的功率等级指示灯不亮, 偶尔机器又能开启, 机器工作状态正常, 但关不了机。

初步分析:此故障为一软故障, 故障的查找较难。从显示的现象, 亦很难分清故障的部位, 需要仔细检查, 来划分故障的范围。

首先我们来分析一下开机逻辑信号程序:当按下高、中、低任意功率等级按钮时, 其开机请求指令 (为高电平) 由功率控制逻辑电路产生, 并由N51F (12) 脚输出到单稳态触发器N50A (2) 脚的“B”输入端, N50A被触发, (13) 脚“Q”端输出一个1.6秒的逻辑高电平开机脉冲, 该电平使V5导通, V5集电极输出低电平到直流稳压板 (A30) 驱动光电耦合器, 使可控硅导通, 继电器K1线包得电吸合, +230VDC主整流器一档上。同时, N50A“”端 (4脚) 输出一个1.6秒的逻辑低电平开机脉冲, 该低电平一路送到N45 (11) / (12) 脚用于封锁数据选通门N45, 另一路送到N42进行功率等级锁存。在K1开启期间, 禁止数据选通信号到模拟输入板。另一路由N74 (12) 、N67 (12) 脚输出低电平送到显示板N20 (5) 脚作为K1禁止信号, 在发射机开机期间, 禁止与非门N20B, 从而达到封锁任何复位信号保证正常开机过程的目的。

检修步骤:

1) 为避免在检修过程中损坏功放模块, 断开A24熔断器组件板上F1-F8保险管。

2) 按高、中、低任一功率等级按钮, 用示波器测量控制板上单稳态触发器N50A (2) 脚, 无开机请求信号高电平, 人为引入一个高电平于N50A (2) 脚, 机器开启正常。这说明供电系统、开关机控制逻辑电路、电控系统基本正常。

3) 按低功率开机按钮, 用示波器测量控制板锁存器N42 (12) 脚, 为高电平, 输入正确, 相对应的输出端 (10) 脚也应为高电平, 实测为低电平。说明是锁存器N42还是相关电路有故障, 对开机信号不能锁存。更换74HC175试验, 故障依旧。由此可判断故障应在其他电路。

4) 通过对锁存器N42的相关电路的检测发现, 在故障时, 按开、关机按钮时N49A (与非门CT7420) (6) 脚电平无变化。正常状态下, 开机时, N49A (6) 脚应为高电平, 用于触发可使开机信号锁存于N42中, 关机时, N49A (6) 脚变为低电平, 它的下降沿输入到N42 (9) 脚, 可使关机信号锁存于N42中, 并清除原锁存的开机信号。由此, 可判断出N49A性能不良。更换一只N49A (CT7420) 后, 开关机正常, 故障排除。

故障检修例3.故障现象:按高、中、低功率按钮能正常开机, 但不能升、降功率。

初步分析:首先我们来分析一下升降功率的原理。正常情况下, 开机前“999”检测电路N12输出的是高电平, “000”检测电路N44输出的也是高电平。这时, 升功率选通门N63A的 (5) 脚为高电平, (2) 脚 (RAISE-H) 为低电平, (1) 脚 (CLOCK) 为低电平, (4) 脚 (HIGH-H) 为低电平。当按下高功率开机按钮, 开机逻辑完成后, 时钟信号门N68B打开, 此时时钟信号 (CLOCK) 送到N63A的 (1) 脚, 当按下升功率按钮时, N63A的 (2) 脚 (RAISE-H) 也变为高电平 (该高电平的持续时间由按下按钮的时间决定) 。此时, 选通门N63A打开, 时钟信号送到BCD码计数器N7的上计数输入端, 发射机功率开始上升。当计数器输出为1001??1001??1001时, N12输出变为低电平, 选通门N63A被关闭, 这时发射机的输出功率将达到设定的最大输出功率。在进行降功率操作时 (前提是发射机已开启, 并且有功率输出) , “000”检测电路N44输出的为高电平, N63B的 (9) 脚 (HIGH-H) 、 (10) 脚 (LOWER-H) 为高电平, (13) 脚是时钟信号 (CLOCK) 。当按下降功率按钮时, 时钟脉冲由选通门N63B送到BCD码计数器N7的下计数输入端, 发射机功率开始下降。当计数器输出为0000??0000??0000时, N44输出变为低电平, 选通门N63B关闭, 这时发射机的输出功率下降到零。

检修步骤:1) 在高功率开机情况下先测N12输出为高电平即N63A的 (5) 脚和 (4) 脚为高电平, 按升功率按钮, N63A的 (2) 脚 (RAISE-H) 变为高电平, 但功率仍无法上升。

2) 检查N63A的 (1) 脚时钟信号是否正常。用示波器测量CLOCK信号, 应为25HZ矩形脉冲, 测N74E的 (11) 脚, 脉冲正常, N74E的 (10) 输出正常, 测N74B的输出端 (4) 脚时, 脉冲发生畸变。造成时钟脉冲严重畸形。检查N74B输入端的时钟脉冲延时整形电路R131和C129, 怀疑N74B输入端电容C129, 换新电容后, 故障依旧。更换N74 (74HC174) 后, 升降功率正常, 故障排除。

6 结语

检修数字逻辑故障时, 应根据故障现象和观察监测所得的信息, 运用掌握理论知识和已有的经验进行判断和推理, 分析故障可能由哪些原因引起的, 如何证实, 哪种可能性最大, 应该从哪里先下手, 形成一个比较科学合理的检修程序。再通过实际操作, 检验故障分析判断的是否正确, 不断地调整检修思路, 以便找到排除故障的途径。

总之, 数字逻辑电路的检修有许多方法技巧, 必须通过长期实际工作摸索总结经验, 才能更好地诊断、发现、排除故障, 提高数字电路的维修技术水平。

摘要：本文就全固态发射机的常见数字逻辑电路故障进行了简单分类, 简述了数字电路故障的判断方法, 检修的重点, 并列举了三例故障, 详细叙述了检修思路和检修过程。

关键词：数字逻辑电路,故障,检修,举例

参考文献

[1]DM10千瓦数字式调幅中波发射机成套运用文件.陕西海纳广播通讯设备公司

[2]张丕灶等.全固态中波发送系统调整与维修.厦门大学出版社, 2007年

故障逻辑 第4篇

该机床最初故障现象是当操作者向机床刀库中装入刀具时出现报警“机床装刀门没有打开”, 但通过实际观察发现该机床刀库门已经处于打开状态, 进一步分析发现监测控制该机床装、卸换刀门打开与关闭动作的安全逻辑单元SRB-NA-R-C.21-24V工作状态不正常, 其上的K1、K2、K3、K4四个指示灯均未点亮。关闭机床重新启动, 该安全逻辑单元所有指示灯均可点亮, 机床装、卸刀换刀门打开与关闭动作恢复正常, 但运行一段时间后该故障还会出现, 通过鉴定确认该元件损坏。另外机床在进行交换工作台时也出现同样状况, 通过判断也是由于APC交换工作台安全逻辑单元SRB-NA-R-C.21-24V损坏, 导致动作无法执行, 引起机床报警。

这种安全逻辑控制元件控制原理图见图1。通过对该元件正常工作时各控制信号电压进行监测后断定可使用两种方案进行故障修复。

方法一:使用可编程控制器进行替换。根据确认出的输入输出信号采用SIEMENS LOGO!24RC可编程控制器, 并依据原安全逻辑单元工作原理对其进行编程, 使其动作满足设备使用要求, 编程的逻辑图见图2。使用可编程控制器代替安全逻辑单元SRB-NA-R-C.21-24V, 其线路可按表1进行连接。

通过该方法即可实现原安全逻辑单元的全部功能, 恢复设备正常运行和生产。用此方法改造后的机床工作稳定, 已连续工作4年, 该故障未再出现。

方法二:采用普通中间继电器进行改接, 以满足生产需要。经试验选用三个24VDC普通继电器, 按图3进行线路连接即可解决机床故障, 恢复生产。

故障逻辑 第5篇

在3月初的一次正常点检设备时, 操作人员在该T130新燃机现场利用钥匙旋钮, 将机组运行状态由“辅助” (即远程、AUX) 转换为“局部” (即现场、LOCAL) 时, 突然出现机组停机现象, 同时导致前端煤气压缩机紧急切换负荷并煤气放空、后端发电机组停运导致公司电网波动, 造成一次计划外停机, 给公司下游的煤化生产造成了很大影响。

为查明事故原因, 公司组织相关人员对意外停机进行了分析、研究。现将观察及测量情况汇总如下:

1现场重新起动T130机组过程中, 发现机组在正常起机时, 如旋转钥匙旋钮过程中稍有停顿, 就会引起机组再次停机;只有迅速旋转到位才能保证机组在“辅助”与“局部”状态中正常切换。钥匙旋钮正面如图1所示。

2在T60机组 (已运行3年左右) 上进行同样的状态切换, 则不存在对旋转速度的差异要求, 均能正常切换不会停机, 且T60和T130机组的钥匙旋钮正面完全一样。

3对两个钥匙旋钮的背面接线进行了测量, 发现接线状态均为一付常开点和一付常闭点, 但接线方式及编号有差别, 确定为两种不同型号的钥匙旋钮。钥匙旋钮背面分别如图2、图3所示。

4两种钥匙旋钮在不同状态下的通断情况及DI模块状态如下表所示:

其中:11、12连线对应06点, 23、24连线对应05点

其中:21、22连线对应05点, 13、14连线对应06点

5技术人员又分别调取了两台机组的程序后发现同样存在差异。

其中T60相关程序如下:

T130相关程序如下:

综合以上情况, 技术人员分析出了T130机组在旋转钥匙旋钮时可能导致机组意外停机的主要原因:

(1) T60和T130采用了不同型号的钥匙旋钮。其中T60钥匙旋钮的三种状态分别为全断、一通一断、全通。而T130钥匙旋钮的三种相应状态分别为一断一通、一通一断、全断。

(2) 因为采用了不同型号的钥匙旋钮, 所以在程序中采用了不同的逻辑关系。

(3) 当操作人员在“辅助” (即远程、AUX) 与“局部” (及现场、LO-CAL) 状态操作时, 会不可避免的出现瞬间或短时间的05、06点全断开的情况。在T60机组上即使出现了05、06点全断开的情况, 机组也会判断认为此刻机组被选择处于辅助状态, 仍然会正常运行;而在T130机组上出现了05、06点全断开的情况时, 机组则会判断认为此刻机组被选择处于OFF状态, 导致马上执行停机程序。这就是此次意外停机的根本原因。

通过此次事故的分析、研究, 可以看出细节决定成败, 一个成熟、可靠的逻辑关系对于设备、机组能否安全、稳定运行, 将会起到非常重要的作用, 希望大家在设备选型和程序设计时, 一线人员要多考虑生产实际情况, 才能设计出安全、可靠的运行模式。

摘要：以所在焦化公司燃气轮机运行过程中出现的一次意外停机事故为例, 系统地分析了燃气轮机在状态切换过程中出现的问题, 详细的介绍了钥匙旋钮及相关逻辑程序的对应关系, 找出了导致此次意外停机的根本原因, 希望能为同类设备在状态切换过程中的设备选型和程序逻辑设计提供一些经验教训, 以供大家参考借鉴。

故障逻辑 第6篇

模块化多电平换流器MMC(Modular Multileve Converter)是2001年由德国慕尼黑联邦国防军大学的Rainer Marquardt提出,它区别于以往由多个开关器件直接串联构成的两电平、三电平电压源换流器VSC (Voltage Source Converter) 结构 , 采用子模 块 (SM)级联的方式 ,这种方式可有效降低IGBT器件的损耗和交流侧谐波含量,这种模块化结构也使得系统更易于扩展[1,2,3,4]。

自MMC结构提出以来,国内外对其进行了大量的理论研究,包括其建模、调制策略、电容均压、环流等[5,6,7,8,9,10,11,12],取得了很大进展。 针对MMC物理系统及控制器,文献[13]介绍了基于南澳柔性直流输电示范工程的背靠背大功率柔性直流输电样机,分析了采用注入增强栅晶体管(IEGT)的优势。 文献[14]建立了基于MOSFET的49电平MMC样机,采用光纤隔离测控复用电路有效地降低了光纤通道数,并且保证了全控器件触发的可靠性,但文中没有对如何可靠监测子模块的各类故障进行说明。 文献[15]给出了一种柔性直流输电阀基控制器VBC(Valve Bas Controller) 的设计思路 , 并指出传统直流输电中的阀基控制设备与柔性直流输电中VBC的区别,但是针对MMC这种多级控制器系统,没有给出VBC与上层站 级控制器 以及底层 子模块控 制器SMC (Sub-Module Controller)之间协同工作的方法 。 文献[16]介绍了Trans Bay Cable工程的建模过程但并未对其物理系统及控制器结构进行介绍。

本文提出一种控制器同步方法:顶层控制器通过背板总线同时向6个桥臂上的VBC发送方波同步信号,VBC在检测到方波信号的上升沿后同时开始一个新的控制周期,继而向各自桥臂上的 所有SMC发送光纤同步信号 ,再结合合理的时序逻辑关系,通过这种自上而上、分级同步的方法实现了系统3级控制器的配合 。 针对子模块过电压以及欠电压故障的监测,采用硬件模拟电路检测是否出现过电压或欠电压,再通过软件短时延时算法来判断故障是否持续,实现了子模块过电压以及欠电压故障的可靠监测,防止了故障保护系统由于硬件模拟电路的误差出现误动。

1MMC及其物理模拟系统

1.1MMC基本拓扑

三相MMC拓扑结构及其内部子模块结构如图1所示,其每个桥臂由N个子模块级联构成 ,上下桥臂合起来组成一个相单元,每个桥臂上有一个电抗器L;O为等效中性点;图1的虚线框中为子模块结构,iSM和uSM分别为子模块的电流和电压,C0为子模块内部电容。

子模块运行状态可以根据其内部2个IGBT器件的通断状态分为投入、切除和闭锁3种:

a. VT1导通、VT2关断,子模块对外呈现其内部电容电压,此时为投入状态;

b. VT1关断、VT2导通,子模块对外呈现零电压, 此时为切除状态;

c. VT1与VT2均闭锁,这种工作状态为闭锁状态, 其为非正常工作状态,用于MMC启动时向子模块电容进行预充电,或者在发生系统故障时保护换流器。

1.2MMC物理模拟系统

MMC物理模拟系统接线如图2所示。 为了降低对实验室电源的要求,系统采用互拖式的运行结构, 2列均为21电平MMC系统 ,换流器每桥臂串联22个子模块,其中2个子模块为热备用;2列MMC系统之间通过直流电缆连接,直流线路上装有开关;电源侧设置有调压器,可用来测试系统在不同电压下的运行工况;在系统的交流侧和直流侧预留了多个外部接口,可用来进行故障设置以及多端柔性直流输电系统的扩展。

通过多个开关间的配合,本系统可开展多种实验。

a. 断开QS2, 闭合QF1、 QS1、 QSa1、 QFa1、 KMa8、 KMa9、KMb8、KMb9、QFb1、QSb1,通过操作KMb2 /3 /4可进行MMC高压直流输电MMC-HVDC(Modular Multilevel Converter High Voltage Direct Current) 给无源负载供电的实验。

b. 闭合KMa8、KMa9、KMb8、KMb9以及QS2,系统处于双端运行状态,此时可进行两端MMC环网运行实验,用以研究MMC特性。 处于这种运行状态下时,有功功率只会在两端换流站和直流线路之间环形流动,不经过实验室电源,实验室电源提供的有功量只包含两端换流站的有功损耗。

c. 闭合KMa2 /3 /4中任意单个或多个开关,可以研究MMC在交流系统出现电压不平衡或者短路时的运行工况。

d. 闭合KM1、KM2中的1个或2个,可以分别研究MMC-HVDC单极直流短路故障以及双极直流短路故障。

2控制系统及其时序逻辑

2.1控制系统架构

本文采用分级控制结构,将系统的控制划分为3级,即站级控制器、VBC、SMC。 其中站级控制器根据上位机所给参考量和实时采样数据产生调制比及移相角,形成正弦电压参考波,并完成与上位机的通信;VBC根据站级控制器产生的参考波,并结合环流抑制策略及均压排序策略来产生各个子模块所需的触发脉冲;SMC根据VBC所产生的触发脉冲实现对全控器件的可靠触发。

站级控制器的功能由数字信号处理器(DSP)与现场可编程门阵列(FPGA)协同实现。 其中DSP负责主控芯片FPGA与上位机之间的数据通信以及系统控制保护的功能,主控芯片FPGA负责正弦电压参考波的生成。 FPGA和DSP之间通过16位的地址总线和16位的数据总线进行通信,DSP与上位机之间通过以太网总线进行通信。 VBC的功能由FPGA实现,负责产生各个子模块所需的触发脉冲,并完成VBC与站级控制器的数据通信。 SMC的功能由复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现,负责全控器件的可靠触发、子模块信息的采集以及与VBC的数据通信。 控制系统整体架构如图3所示。

图 R a1 = R a2 = R a3 = R b1 = R b2 = R b3 = 50 Ω, R a5 = R a6 = R b5 = R b6 = 1 MΩ

2.2控制系统时序逻辑

MMC物理系统需要多级控制器协同工作 ,由于各个控制模块功能不同,所选芯片也不尽相同,其晶振或电路参数之间的差异会引起控制系统的误差。 VBC与SMC采用不同的芯片,它们分别工作在各自的时钟下,互不影响。 基于此,本文提出以下控制系统时序逻辑:

a. 站级控制器向6个VBC同时发送10 k Hz的方波信号作为同步信号,使整个系统工作在以站级控制器为统一基准的固定周期下,即1个控制周期为100 μs;

b. 当VBC检测到同步信号的上升沿时 ,开始1个控制周期,VBC计时模块清0,并开始计时;

c. 当VBC计时模块 计时至1 μs时 ,VBC向SMC发送同步数据帧 ,当SMC收到同步帧时 ,SMC计时模块清0,并开始计时;

d. 当SMC计时至0.05 μs时,SMC向VBC发送24位数据帧 ,VBC接收到子模块信息后 ,开始进行电容排序、故障处理等操作;

e. 当VBC计时至70 μs时,其向SMC发送8位数据帧,其中包含IGBT触发以及子模块是否旁路等信息,至此,VBC 1个周期内的控制任务已全部完成,等待下一次同步信号;

f. 当SMC计时模块计时至77.5 μs时 , 进行死区设置,死区设置时间为10 μs;

g. 当SMC计时至87.5 μs时,将IGBT触发信息发送至驱动模块,至此,子模块1个周期内的控制任务已全部完成;

h. SMC等待下一次同步信号。

VBC与SMC同步时序图如图4所示。

3子模块故障监测及上报

子模块是MMC最基本的工作单元,MMC通过控制子模块的有序导通和关断实现交流电能到直流电能的变换,子模块的工作状态信息包括子模块电容电压、子模块故障、子模块旁路信息。 其中子模块的故障可以分为2类:SMC光纤通信故障,包括接收数据超时、接收数据帧格式错误、奇偶校验错误;子模块内部故障,包括子模块电容过电压、欠电压、子模块温度超限和IGBT过流故障。 本文重点研究子模块内部故障检测及上报原理。

3.1子模块故障监测

3.1.1子模块过电压欠电压故障监测

传统的过电压检测方法是通过硬件电路产生基准电压,然后将实时检测的电压与基准电压进行比较,如果超过基准电压,即判定为过电压,欠电压的检测方法类似。 这种方法虽然操作简单,但是由于过电压、欠电压监测电路处于强电强磁场的环境中,易受到外部的干扰,干扰信号达到一定强度,叠加至原信号后,若超过过电压、欠电压设定阈值,就可能会引起比较电路判断错误,从而导致保护系统的误动不利于系统稳定运行。 本文通过硬件模拟电路检测软件算法控制相结合的方法实现子模块电容过电压、欠电压的可靠监测。 在子模块控制板上设置模拟电路检测子模块电容是否过电压或者欠电压,为了防止硬件模拟检测电路的误差所带来的过电压、欠电压误动,在软件上设置了延时上报故障机制,即检测到过电压或者欠电压达到一定时间后,再向上层控制器上报故障,以下为具体的过电压、欠电压故障检测机制。

图5为子模块过电压故障监测框图,当子模块电容电压大于设置的过电压基准电压时,通过模拟比较电路,端口OV输出高电平,此时将端口输出信息送至SMC,但SMC不立即上报故障,而是对SMC控制芯片开始计时,设定延时时长为20 μs。 若由于干扰信号造成比较电路判断错误,选择20 μs的延时可以躲过各种干扰信号造成的电压毛刺,从而保护系统不会误动;若实际存在过电压欠电压故障,则须在子模块承受故障的最大允许时间内切除故障。 综合考虑以上2点,为了保证保护系统的可靠性以及速动性,选择20 μs作为软件延时时长。 如果在20 μs之后故障依然存在,则向上层控制器上报故障。

图6是子模块欠电压故障监测框图。 当子模块电容电压小于设置的欠电压基准电压时,通过模拟比较电路,端口UV输出高电平,此时将端口输出信息送至SMC,同样地,SMC也不立即上报故障,对SMC计时,如果在20 μs之后故障依然存在 ,则向上层控制器上报故障。

采用这样的监测方法有效降低了系统保护误动的概率,提高了运行的可靠性。

3.1.2子模块过温故障及IGBT过流故障监测

子模块的 过温故障 监测主要 是指子模 块内IGBT器件的过温监测 ,在正常运行过程中 ,IGBT由于不断的投切,会产生大量的热量,若热量不能及时排出,导致IGBT温度过高,会对IGBT的正常工作造成严重影响。 子模块过温监测是通过温控电路实现,当温度大于80℃ 时,温控开关闭合,通过变换电路变为高电平向控制芯片上报故障。

子模块中IGBT的驱动模块采用CONCEPT公司的集成驱动2SD315A,该驱动模块具有相应的过流故障监测能力,当IGBT发生过流故障时,驱动模块能够快速闭锁IGBT,并向控制芯片上报故障信息。

3.2子模块信息的上报

子模块需要及时向VBC传送大量信息,若将这些信息分别通过光纤向上层传送,需要耗费大量的光纤,并且会大幅增加二次系统的投资成本以及复杂性。 采用给各个子模块加装控制器的控制结构,子模块有足够的能力去处理电压采集、故障检测、信息上报等工作。 另外,上文中提到的子模块过压以及欠压的检测方法,也需SMC在算法上的配合。

SMC通过数字编码光纤通信向VBC上报信息, 为了保障高效可靠地完成通信,开发了如下的通信协议。

SMC与VBC的通信采用异步串行通信方式 ,数据发送时总是以起始位开始,以停止位结束,另外还包含数据位和校验位。

在空闲时,发送信号线为逻辑高电平1,通信开始时,首先发送起始位,起始位为逻辑低电平0;起始位之后为数据位,SMC向VBC发送24位的数据位;之后为奇偶校验位,采用偶校验方式;停止位为1位逻辑高电平,表示1帧通信完成。

通信帧格式如图7所示。 通信协议规定SMC向VBC发送的数据位为24位,依次为IGBT2故障状态位、IGBT1故障状态位、过电压故障状态位、欠电压故障状态位、过温故障状态位、光纤通信故障状态位机械旁路状态位、12位子模块电容电压值以及5位数据保留位,其中,子模块电容电压通过AD转换芯片直接得到,用12位的数字量来表示。

4实验结果

4.1物理模拟系统参数

物理模拟系统控制部分按照以上所述的控制架构进行设计,一次部分交流侧、直流侧以及子模块参数如下。

a. 交流侧参数 :额定电压为380 V;额定有功功率为100 k W;变压器变比为380 V / 2 000 V;限流电阻为50 Ω;桥臂电抗为20 m H。

b. 直流侧参数 :电平数为21;额定电压为4 k V; 额定电流为25 A;平波电抗为15 m H;线路阻抗为2 Ω。

4.2双端稳态运行实验结果

启动时,应先对MMC系统的2列分别进行充电, 待充电完毕后,切除充电电阻,再分别对两端进行解锁操作使之运行于正常工况下,此时实验室电源为两侧系统提供电压支持、无功功率及有功功率损耗。 运行稳定以后,将直流线路上的开关闭合,并将其中一端切换至定有功功率模式,实现了功率的环网流动。

上位机设定直流电压参考值为3 k V、输送功率参考值为30 k W,录波设备监测到的波形如图8—11所示。 图8为定直流电压端阀侧C相交流电流波形其测量有效值为12.2 A,由于模拟量的采集未进行滤波处理,电流波形谐波含量较大。 图9为定直流电压端测得的直流电压波形,其值稳定在3 k V,可看出定直流电压控制能够很好地稳定直流电压。 图10为直流线路传输有功功率波形,其值稳定在30 k W左右,定有功功率控制效果良好。 图11为定有功功率端C相下桥臂子模块电压波形,可以看出22个子模块电容电压均处于150 V左右,均压效果良好。

由上述实验结果知,MMC物理模拟系统可以有效地控制直流电压、输送功率并且进行子模块电压的均衡,说明了本文所提时序逻辑的可行性。

5结论

本文分别针对MMC物理模拟系统各级控制器间的时序逻辑以及子模块的过电压欠电压故障监测进行了研究。 对物理模拟系统进行了稳态实验,验证了所提时序逻辑的可行性。 该物理模拟系统在多级控制器协同控制方面采用自上而下、分级同步的时序控制逻辑,有效地避免了不同控制单元由于自身晶振的差异所引起的控制系统误差。 另外,该物理模拟系统具有检测子模块故障,并能将子模块各类故障上报的特点,其中对子模块过电压欠电压故障的检测,采用了硬件模拟电路检测结合软件控制的方法减小了系统保护误动的概率,提高了运行的稳定性。

摘要：对模块化多电平换流器(MMC)采用站级控制器、子模块控制器(SMC)和阀基控制器(VBC)3层控制系统。设计了SMC与VBC之间的时序逻辑,保证了控制系统的实时性。当硬件模拟电路检测到子模块出现过电压或者欠电压时,如果过电压或者欠电压时间超过20μs,则SMC将故障信息传送至上层控制,有效降低了保护系统误动的概率。对采用了上述控制系统的MMC物理模拟系统进行了稳态实验,实验结果表明,系统能够有效控制直流电压、输送功率,并使子模块电压稳定在150 V左右。

故障逻辑 第7篇

1 逻辑控制装置介绍

我国产韶山系列SS7型电力机车逻辑控制装置采用标准8U机箱硬件结构,包括有机箱、电源板、控制板等组成。位于机车逻辑控制单元后面的5个56芯连接器用于实现装置与机车信号之间的通讯。

标准8U机箱共有13块电路板,分别位于左右两侧,构成了两套紧密联系又相对独立的系统,其中有1块电源通信板,12块控制板。电源通信板能够独立的提供两套电源和通讯系统;每块控制板有24路输入,18路输出,12块控制板分为AB两组,每组各6块(A-F)。每组控制板和电源板一起能够独立工作实现机车的逻辑控制功能。配置手动转换开关,当装置一路出现故障时,可人为切换至另一路工作。通过此双冗余设计,从而提高了装置本身运行的可靠性保证了机车整个控制系统的可靠性。电路插接板位置布局如图1所示。

每块控制板由输入和输出两部分组成。同组相互之间各板不可互换,但是A组的控制板可以同B组具有相同定义的控制板互换。

2 逻辑控制装置故障分析

A、B两组相同定义的控制板同一路输入、输出接口在内部接线是并联连接,每一路输入或输出接口对应一个指示灯。中间电源通信板上的转换开关可分别控制A、B两组控制板的工作电源。A、B两组相同定义控制板上的输入指示灯,其同号码指示灯的显示状态是相同并同步;则相同定义控制板上的同号码输出指示灯的显示状态,因其工作电源是受转换开关控制,即转换开关置“1”时对应A组相应输出灯亮;置“2”时对应B组相应输出灯亮;置“0”时处于断电状态。在判断外部输入线路和控制板控制部分故障时正是利用这一共同点。如A组、B组相同定义控制板同号码输入灯均亮时,说明外部输入线路是好的;反之,是外部输入线路故障。例如,在判断控制板控制部分和输出通路故障时,可通过A、B组的切换,当相同定义控制板输出部分相应同号码输出指示灯分别都亮时,说明控制板是好的;当相应同号码输出灯一个亮一个不亮,可能是不亮的那块控制板控制部分故障;两灯均不亮时可能是输入部分有故障。

当机车显示有故障时,采用上述的方法视指示灯的亮灭情况,可初步断定是外部线路故障;还是内部线路故障。若外部输入指示异常,则检查相应的信号线及其供电支路。若输入指示灯正常,则说明外部输入正常,属装置内部故障。一般装置内部故障的现象有三种:

(1)输出灯亮,无输出;

(2)输出灯不亮,有输出;

(3)输出灯不亮同时无输出。

对(1)、(2)两个现象,由于输出指示与输出驱动同位于输出部分,所以基本可以认为是输出电路故障或外部线路及电器故障。

对于现象3来说,出现此故障现象可能性是与该输出部分相关的控制部分故障。

对于装置内部故障,一般情况下通过转换开关进行组别切换,都可排除故障。除非两组相同定义的控制板同时损坏,但这种概率是很小的。

3 逻辑控制装置故障诊断与处理

3.1 通电后电源板的5V无指示

原因:(1)机车110VDC没进入装置;(2)电源板故障。

故障处理方法:(1)检查351号线是否有电到N116-P4点;(2)更换电源板。

3.2 A组、B组的同一路输入指示灯有一个不亮

原因:(1)电路板插座接触不良;(2)指示灯坏。

故障处理方法:(1)重新插紧电路板;(2)更换该控制板。

3.3 A组、B组的同一路输入指示灯两个都不亮

原因:(1)该路外部线路没有信号送来;(2)该路56芯连接器触点接触不良。

故障处理方法:(1)用万用表测该路外部线路,若没有信号为外部原因;(2)检查该路56芯连接器触点。

3.4 A组、B组的输入指示灯正常,但其中有一组运行时机车显示有故障(A组、B组的输出显示不一样,其中一组输出不符合输入逻辑条件)。

原因:(1)控制板控制部分故障;(2)内部线路故障。

故障处理方法:(1)参照逻辑关系或梯形图,找出与该故障输出点有关的输入点,根据每个点所在的控制板逐次更换好的板,若运行正常,判被更换的控制板有故障。找出故障输出线号所在的输出板,更换好的板,若运行正常,判该输出板故障;(2)若依然有故障,判为内部接线故障,打开顶盖检查。

3.5 A组、B组的输入指示灯正常,但两组运行时机车都显示有故障(符合输入逻辑条件的输出指示灯亮,但无输出)。

原因:(1)如所有司机台指示灯不亮,则351号线的电没进装置;(2)如所有负载线圈无电,则354号线的电没进装置;(3)外部输出电器故障。

故障处理方法:(1)检查110VA线号是否有电到N119-P4;(2)检查110VB线号是否有电到N119-P3;(3)检查相应的56芯插座输出点是否符合信号要求。若符合则为外部输出电器故障。

3.6 A组、B组的输入指示灯正常,但两组运行时机车都显示有故障(符合输入逻辑条件的输出指示灯不亮,但有输出)。

原因:输出板损坏

故障处理方法:(1)更换输出板;(2)运行中应急处理可将该故障板拔出,切换至完整那组系统维持运行。

另外,该装置在大功率和中功率输出通道中设有过流保护功能(SS7c型机车无此保护功能)。目的是防止被控负载出现过流时而导致该通道开关管烧毁。当某通道过流保护时,装置会自动将对应通道永久封锁使其无电输出。对应通道的输出灯呈熄灭状态,同时,电源通信板板面上数码管会显示相应的故障代码。当出现过流保护,应进行处理以消除故障。如要解除封锁需先关闭装置电源,然后,再次重合装置电源即可。

还应注意的一点是,当装置控制板输出部分的某路光电隔离藕合器驱动管击穿短路时,将使该路电器失控(一直有电)。处理方法是:找出故障输出线号所在的控制板,将其拔出不用。将装置转换开关置完好的那组运行。当运行途中机车逻辑控制装置出现故障,可以通过转换开关来实现A、B组系统切换。在进行切换前要保证处于分主断状态。

4 结束语

LCU逻辑控制装置取代了由中间继电器构成的有接点逻辑控制电路,是整个控制系统的核心部件之一,不仅实现逻辑控制,还实现LCU与液晶显示装置的通信,使机车状态自检、故障显示更直接明了。了解LCU控制装置的故障原因和处理方法,一旦故障产生,便于在运用中发现并及时解决问题,保障机车的安全运行。

参考文献

[1]华平.电力机车控制[M].北京:中国铁道出版社,2008.