环控电控柜设备及其典型故障处理维护保养方法课件

環控電控櫃設備及其典型故障處理維護保養方法

一通風空調系統概述利於保護乘客人身安全降低了列車進站的噪音，提高了服務品質減少了隧道和車站的空氣對流，車站空氣品質與溫度場易控增強了隧道的活塞效應，利於隧道的通風與排熱★特點（月臺門制式）區間隧道通風系統機械早晚通風隧道風機（TVF）車站隧道通風系統：軌頂與軌底風道軌排風機（TEF）大系統：小系統：空調水系統：運行時提供必需的運行環境，火災時迅速排除煙氣。主要用於夏季降溫的情況，經過過濾、殺菌、表冷等一系列處理後送入車站公共區和管理區。隧道活塞風為乘客提供過渡性舒適環境，火災時迅速排除煙氣。為運營管理人員提供舒適的工作環境，為設備正常一通風空調系統概述★組成一通風空調系統概述★風機設置隧道風機（TVF）：設於車站兩端的環控機房內，通常一端有兩臺，為雙向軸流風機。運營前半小時與運營後半小時後開啟，風機反轉向隧道內送風，正轉指風機由隧道向外界大氣排風，採用軟啟動器啟動。排熱風機（TEF）：設於車站兩端的環控機房內，通常一端有一臺，為單向軸流風機。功率比隧道風機小，在運營時候開啟，採用變頻調節。大、小系統風機：包括車站大、小系統的新風機、回排風機、排煙風機和加壓送風機，大系統風機設於車站公共區，小系統風機設於管理設備區。射流風機：設於區間隧道頂部、側壁，為雙向軸流風機。列車存車線、渡線、聯絡線處才有，通常區間隧道過長。一通風空調系統概述二環控電控系統架構車站通風、空調設備及各層設備管理用房的空調通風設備，區間隧道通風設備，需電動的水閥、風閥等相關用電設備均由附近環控電控櫃供電。環控電控室通常有兩個，分設於站廳A、B兩端（上行車頭方向為A端），各負擔車站環控半邊負荷。

環控電控櫃為單母線分段接線方式，設母聯開關。在一路電源失電時，另一路自動投入。設自投自複電源自動切換裝置，一次進線原理圖如下：二環控電控系統架構D閥、DT閥、電動蝶閥D閥、DT閥、排風機、新風機等排煙風機、回排風機、組合式空調器等TEF風機TVF風機1進線1進線2D閥、DT閥TVF風機2軸溫儀錶箱、加壓送風機、組合風閥等D閥、DT閥、組合風閥等空調箱、組合風閥、排風機等核心二環控電控系統架構★控制櫃

控制櫃設於BAS櫃旁，是環控電控系統的一個核心。它像一個大的容器，收集了該站內絕大部分環控設備的運行狀態，也集成了與外部系統的介面。主要由一套以施耐德140系列的PLC為核心構成的下位系統。通過馬保與PLC通信，完成D閥、DT閥、電動組合風閥、小功率風機（排煙風機、新風機、加壓送風機等）的狀態採集；PLC與軟啟動器的即時通信，實現對TVF的車站級模控；TEF採用變頻器啟動，直接上傳給BAS。通風設備的“就地級”控制弱電系統工作可靠性（UPS）與其它系統（如BAS）的介面轉換火災工況的及時回應

綜上，控制櫃歸納起來主要有如下幾方面的功能：二環控電控系統架構施耐德140系列PLC連接BM85網關網口，連接就地操作站BM85網關，供電電源可選，AC220V開關電源，供小PLC、就地操作站與信號採集電源UPS電池，單節DC12V，共3節，串聯連接櫃內插座與空開，UPS小母排空開，開關電源供電空開等二環控電控系統架構山特線上式UPS主機，逆變器一直工作，切換時間零中斷，供電品質高加熱器電池二環控電控系統架構UPS小母排UPS的進線電源就近取自與控制櫃相鄰的櫃子後端的大母排，進線經過控制櫃的空開後，接到UPS小母排上，小母排布於櫃子底端，櫃子與櫃子之間的UPS小母排採用導線連接。它通過垂直小母線引至馬保的電源轉換模組上。若環控櫃有兩排，UPS小母線靠兩個微型斷路器HD（一排一個）相連。加熱器小母線

加熱器功率為100W。對於設在環控機房內的單台獨立櫃（大系統回排風機、組合式空調器），加熱器與防凝露自動加熱裝置串聯在同一回路使用，二者電源取自櫃內開關進線側；對於其他櫃體，加熱器供電電源取自加熱器小母線。與UPS小母線不同，加熱器小母線在兩路進線處分斷。若環控室櫃子有兩排，加熱器小母線靠兩個微型斷路器HD（一排一個）相連。二環控電控系統架構網關就地級控制工作站弱電信號採集供電等線上式

UPSUPS小母排二環控電控系統架構BM85S485網關模組

BM85網關主要用於外部設備通過串口方式、利用自由協議或Modbus協議，實現外部設備與PLC、上位電腦（PLC或上位電腦等設備與BM85通過ModbusPlus通訊方式進行數據交換）等設備的數據交換功能。

網關集成了4個RS485串行通訊端口，所有4個通訊端口通過BorlandC++軟體編程方式完成各種通訊協議的實現，完成與外部設備的數據交換。網關上還集成有2個ModbusPlus通訊端口，利用ModbusPlus通訊端口可完成BM85網關與PLC、上位電腦之間的相互數據交換功能，實現PLC或上位電腦對現場設備的數據採集和控制等功能。二環控電控系統架構二環控電控系統架構串口正常工作時，對應指示燈閃黃，兩個MB+的通道常亮紅表示故障或未使用，但只要有一個通道正常工作，ModbusPlus指示燈大概每500ms閃綠一次二環控電控系統架構網關工作模式有三種：測試、下載和運行，可通過SERIALPORTSWITCHS撥碼開關的第6、7、8位設置；也可以由四個串口指示燈表示。

測試模式：用於自檢（網關硬體和通訊端口），四個指示燈同頻率閃爍下載模式：允許用戶將閃爍好的可執行檔下載到網關中，Port4500ms閃爍，同時其他三個同步閃爍運行模式：執行網關記憶體儲的可執行程式，各燈可能不同，與程式有關二環控電控系統架構最終形成操作站和一個ISCS遠程遠程監控介面，前者不需要環調下發控制權限，索要控制權限撥打環調值班電話。對設有現場控制箱的環控負荷，均以現場控制為最優級。現場控制箱為非就地模式時，才能遠控。對軌排風機，火災模式時工頻運行；對隧道風機，火災模式時旁路運行，正反轉切換時間小於1min；區間火災起射流風機時，馬保的故障點被繼電器幹接點遮罩，即便有故障也只會報警不動作。二環控電控系統架構★進線櫃手動操作（儲能電機、複位）時間參數的整定（longtime、shorttime）二環控電控系統架構★饋線櫃饋線櫃的負載功率相對較大，一次與二次線均為三相電，輔以保護與控制功能。標準站的大饋線櫃通常有軌排風機（一端一臺）、隧道風機（一端兩臺）、大系統回排風機（一端一臺）、組合式空調器（一端一臺）四種類型。除隧道風機為軟啟控制外，其他均為變頻控制。

二環控電控系統架構看圖tips?二環控電控系統架構★抽屜櫃

抽屜櫃包括小功率風機、風閥、電動調節風閥、電動組合風閥、消防蝶閥等的配電與控制。二環控電控系統架構三主要元器件介紹★變頻器通過將固定頻率的交流電變成頻率可調的交流電源，以此來控制交流電機的設備。主要由整流、濾波、逆變、制動單元、驅動單元、檢測單元及微處理單元組成。節能，啟動電流較小，降低對電網的衝擊能實現無級變速利於遠程監控電機運行狀態，必要時能實現速度優化內部保護完善，帶各種故障保護功能三主要元器件介紹丹佛斯變頻器FC302用於軌排風機饋線櫃中，外殼防護等級為IP20，防止大於12mm的固體物體侵入，對水與濕氣無特殊防護，共有43（0-42）個參數組可以設置，涵蓋電機參數、負載保護、故障與報警等多個方面。如右圖所示，實際接線中，控制端子只用到了通訊端子61、68（+）、69（-）和可編程的12、18、27、29、32、33和37共7個數字輸入、輸出端子。內置兩種基於485物理層的通信協議：DoffossFC和MoudbusRTU，在此選用後者。添加選件卡後可採用其他協議。三主要元器件介紹進線端出線端共用負載端兩路模擬量輸入，端子50提供三線制模擬量（如電位計）的電壓，兩線制的模擬量使用53（或54）與55構成，且是無源的，需外部提供回路電源。模擬開關可選擇測量電壓或電流可編程的數字輸入輸出，參數組裏可更改默認設置（18為啟動使用，27為慣性停車反邏輯），通常，27保持默認設置時需高電平，否則設置無功能37安全轉矩關斷功能，參數組5-12設置通訊端子，帶Chassis的接機箱上的第6端子制動電阻，防止慣性大的電機減速時向變頻器放電，吸收這部分電能兩個繼電器輸出模擬量輸出，在參數組6-50配置量程通訊終端電阻，ON代表變頻器為通訊末端24V直流供電電壓，用於數字輸入和外部感測器，最大負載電流為200mA三主要元器件介紹安全轉矩關斷（端子37）啟用電機操作（端子27）在參數組5-12設置啟用後，該端子上須連接到端子12或者13的跳線，正常運轉時保持高電平。當加載在安全逆變器端子37上的電壓被關斷時，將啟動安全停止功能，變頻器將發出報警，發生跳閘並使電動機慣性停車至停止。而若要在啟動安全停止功能之後恢復正常運行，必須首先對端子37重新施加24V直流電壓（此時仍會顯示‘安全停止以啟動’字樣），必須接著給出一個複位信號（通過匯流排，數字I／O或LCP上的［Reset］鍵）。使用默認出廠設置的參數工作時，該端子須為高電平，否則變頻器將無法操作。當LCP底部的狀態行顯示“自動遠程慣性停車”時表明變頻器已經做好運行準備，只不過端子27上缺少輸入信號。電機自整定功能（AMA）

AMA是一個程式，用於在變頻器和電機之間實現最佳相容性。執行此功能時，變頻器會建立一個用於調節電機輸出電流的數學模型，並將電機特性與用戶輸入的銘牌數據進行比較。運行AMA時，電機不轉動。三主要元器件介紹LCP面板圖形顯示器菜單鍵和指示燈導航鍵和指示燈操作鍵和指示燈狀態行操作員數據行，顯示用戶定義或選擇的數據，按[Statu]鍵時，最多可增加一行狀態資訊LCP能即時顯示電機運行情況，包括轉速、電流及告警資訊等；也可實現本地模式下的啟動，停止，速度控制等功能。三主要元器件介紹編號功能描述編號功能描述1電機速度[0-20]12查看要顯示功能的定義2電機電流[0-21]13導航鍵3電機功率[0-22]14確定鍵，可訪問某個參數組或啟用設置4頻率[0-23]15通電指示燈，常亮5參考值[0-24]16警告LED燈（有文字提示）6運行資訊17報警LED燈（同上）7訪問編程參數，瞭解初始設置說明與應用18手動啟動，用本地控制模式啟動變頻器8主菜單，可訪問所有參數設置組19使電機停止，但不切斷變頻器供電9當前報警和最近10個報警和維護記錄20自動啟動，可遠程啟動變頻器10返回上一步21故障清除後複位變頻器11取消當前操作三主要元器件介紹★變頻器設置使用[SmartStart]嚮導[SmartStart]嚮導在變頻器首次通電或初始化時自動啟動，設置包括電機銘牌在內的一些重要參數。也可通過快捷菜單欄下的Q4-SmartStart啟動。使用[MainMenu]調試[MainMenu]分參數組對變頻器的設置進行了歸類，常用的有如下8組：參數組功能描述參數組功能描述0-**操作和顯示基本設置，如語言、字體大小、訪問密碼等4-**極限/警告引起告警的因素，如速度上下限、轉矩上下限、電流上下限等1-**負載和電動機變頻器設置的重要一面，電機銘牌數據、啟動延時、超載保護、負載類型與慣量等5-**數字輸入/輸出配置數字I/O的模式、繼電器功能與延時、編碼器、脈衝設置相關等2-**制動制動相關設置，有直流制動、制動能量功能、機械制動等6-**模擬輸入/輸出配置模擬量的斷線超時功能、電壓、電流的上下限等3-**參考值/加減速變頻器的預製參考值相關設置、四種斜坡加減速時間等8-**通訊和選件端口協議、串列傳輸速率、奇偶校驗、通信超時、預製參考值選擇等三主要元器件介紹一個典型的開環變頻設置可按如下表來：參數組位置功能描述參數組位置功能描述0-01設置語言1-29設置AMA功能，建議執行完整AMA1-20電機銘牌功率3-02設置電機主軸的最小轉速（參考值）1-22電機銘牌電壓3-03設置電機主軸的最高轉速（參考值）1-23電機銘牌頻率3-41根據電機同步速度來設置加速時間1-24電機銘牌電流3-42根據電機同步速度來設置減速時間1-25電機額定轉速（RPM）3-13設置參考值必須從哪個位置工作5-12如果端子的默認設置為慣性停車，則設置無功能，這樣在執行AMA功能時，端子27不需要跳線注意：使用導航鍵可快捷地設置相關參數，使相關設置生效，必須再按下[OK]鍵。此步驟未涉及通信相關設置三主要元器件介紹變頻器啟動方式本地啟動1.按[HandOn]（手動啟動）鍵，可以向變頻器發出本地啟動命令。2.按

[▲]可將變頻器加速到全速。將游標移至小數點左側，可以快速更改設定值。3.啟動過程中，注意任何加、減速問題。4.按[OFF]停止變頻器輸出。遠程啟動1.按[AutoOn]（自動啟動）。2.施加一個外部運行命令。3.在整個速度範圍內調整速度參考值。4.終止外部運行命令。5.檢查電機的聲音和振動級別以確保系統正常工作。三主要元器件介紹安全性三主要元器件介紹★軟啟動器啟動方式：1）軟啟動：最常見的一種啟動方式，電動機可根據參數設定的初始轉矩進行起動。起動加速時間由用戶自行調節。起動斜坡加速期間，輸出至電機的電壓不斷上升，當軟啟動器的控制器檢測到電動機已達到額定轉速狀態，則輸出電壓將自動切換到全電壓。（若設定的起動時間為30S，在20S的時候如果電動機已達到額定轉速，電機端電壓已達到全電壓，則不必等到30S）2）限流啟動：啟動電壓恒定，限流啟動時間由用戶自行調節。在起動過程中，當軟起動器的控制器檢測到電機的額定轉速時，輸出電壓將自動切換成全壓輸出。3）突跳啟動：一般是附加於軟起動方式或限流起動方式之中，為電動機起動提供一個大提升轉矩以克服負載慣性，突跳時間可由用戶在0.0—2.0S之間設定三主要元器件介紹★軟啟動器設置：1）電機參數設置2）通訊參數設置通訊地址Add，通訊速率Tbr，通訊格式FOr（校驗位，停止位和數據位等）額定電流，起動限定電流三主要元器件介紹★馬達保護器TesysT是施耐德公司推出的一款高性能電機保護產品，不僅具有全面與電流和電壓相關的保護功能（如過流、超載、電流不平衡、過欠壓、缺相、倒相、接地、堵轉、起動時間過長等），還具備相應的監視和數據統計功能:a.可以通過人機介面或匯流排對電機運行的狀態和所有電參數做即時的監視；b.可以記錄一百次故障，並對最後5次故障有詳細的紀錄。三主要元器件介紹TesysT的控制功能TeSysT具有六種控制模式，除了單向、可逆（正反轉）、超載模式外，還有雙步模式（星-三角起動）、雙速模式和自定義模式（允許用戶通過邏輯組態控制電機）。TesysT的通信功能TeSysT的通信功能強大，本體或擴展模組都具有雙通信介面，一個用於連接現場匯流排，直接支持Modbus、CANopen、DeviceNet、ProfibusDP，以及Ethernet，另外一個用於與操作終端（HMI）通信（用於調試與程式燒寫）。TeSysT內置了電流互感器，對於100A以下的電路無需另配互感器；對於100~810A之間的電流，可選擇相應的外置互感器。三主要元器件介紹★馬達保護器----Powersuite通信連接成功三主要元器件介紹斷開、連接、上載與下傳查看馬保網路地址是否一致馬達熱容量，表徵馬達的綜合運行狀況，當該值大於100%時，經過一定的延時，馬保產生熱脫扣保護COM口設置Voltage和Power默認跳過馬保設置三主要元器件介紹額定功率需查看設計圖紙，ResetMode改成Remote，意為可以在馬達保護器本體上進行脫扣複位或者通過通訊遠程複位普通故障。對於進行過複位操作，而沒有把故障複位清除的話，需要通過軟體線上監視到底馬保產生了什麼故障。MotorandControl三主要元器件介紹FLC1:意譯馬達全負載電流1，這個電流是所有普通風機、排煙風機、正反轉風機、雙速風機低速運行時的負載額定電流；FLC2:意譯馬達全負載電流2，這個電流是所有雙速風機負載的高速運行額定電流；Thermal三主要元器件介紹CurrentGroundCurrentMode:意譯接地電流模式，主要有兩種：內部與外部。一般說來，內部是通過計算三相電流的向量和與全負載電流的比值得出的百分數；外部是通過外接接地漏電流互感器獲得，單位為安培。統一選擇內部模式。OverCurrent使用默認設置。三主要元器件介紹CommunicationandHMIAddress項需看馬保的網路地址，BaudRate一律設置為9600，數據奇偶校驗設置為“Even”（偶校驗）。三主要元器件介紹★PLC

環控系統中，主控PLC負責聯繫BAS，小PLC負責風閥和風機的狀態採集，送給主控櫃內的網關模組（4號線為BM85，3號線為ETG1002），通過主控PLC上傳給BAS。

在PLC的配置過程中，除了對通信參數的配置外，還有對模擬量採集通道的配置。模擬量採集通常有0-10V或4-20mA兩種採集類型，地鐵中選用4-20mA的電流採集，且採集類型為二線制（注意+-接線），此外還有三線制（如可變電阻信號）、四線制（電源與信號分開）。數字量的採集不分正負（俗稱開關量）。工業上一個典型的二線制模擬量和四線制模擬量採集如下圖：三主要元器件介紹

PLC模組對每個數字量採集通道都有相應的通道指示燈表徵，通常通道指示燈亮表示當前通道數字量為“1”。採集通道所需要的24V電源可由板載24V輸出提供，也可由外界額外配備的開關電源提供。三主要元器件介紹

若PLC自帶的I/O點、通信端口不夠，可擴展相應的I/O模組與通信模組。可擴展的模組數量與PLC型號有關。模組與模組之間通過機架上預設的匯流排或模組端面的插針匯流排連接，這些模組的地址宜重新配置後使用。

有些場合下，為保證系統更穩定的工作，也配備兩套互相冗餘的PLC，一主一備。當其中一套PLC不能工作時，自動啟動另外一套PLC。冗餘的實現有硬體冗餘和軟體冗餘兩種：前者使用冗餘模組，冗餘模組間由專用電纜連接；軟體冗餘更多依賴PLC內部的代碼實現。四火災工況下的工作流程★火災工況

地鐵系統複雜而且龐大，與之對應的火災點的不確定性也大，不可能用一個消防與通風管網來應對所有火災工況，應分區域（防火分區）、分火災位置來靈活應對。基於此，ISCS（綜合監控）與BAS用不同的模式號來代表這些資訊。

一個完整的火災工作流程可以這樣來描述：同一防火分區的煙感、溫感、手報和消報至少兩個被觸發→火災被確認→FAS主機被觸發→聯動火災模式→三類負荷切除、警鈴、月臺門、疏散指示、閘機、廣播、PIS、通風系統等設備動作。

在這一系列設備動作過程中：FAS主機直接觸發警鈴、防火卷簾、消防泵，切除三類負荷等；FAS主機與ISCS通信，由後者釋放閘機、啟動疏散廣播、電梯迫降、門禁釋放等；BAS接到FAS主機的模式號，由前者啟動通風系統設備。四火災工況下的工作流程環控大系統對應公共區的通風換氣，小系統對應設備管理區的通風換氣。一個火災模式啟動時，往往啟動的是一系列通風換氣設備。風機啟動前，連鎖的風閥須完好且先開到位，否則ISCS會報風路不通故障。四火災工況下的工作流程火災工況之設備房火災加壓送風機啟動，保證車控室空氣流動四火災工況下的工作流程月臺公共區火災（站廳與此類似）月臺火災時，需人工就地開啟一側月臺門兩端門，確保開啟的月臺門與事故風機處於同側。站廳啟動排煙模式，輔助月臺排煙四火災工況下的工作流程區間列車火災區間疏散以迎風疏散為准，即氣流方向與疏散箭頭方向（即人撤離的方向）相反，疏散箭頭指向區間逃生通道。隧道風機有正反轉之分，反轉時外界向隧道內送風，正轉時風機由隧道向外界大氣排風四火災工況下的工作流程區間電纜火災四火災工況下的工作流程區間列車火災區間疏散以迎風疏散為准，即氣流方向與疏散箭頭方向（即人撤離的方向）相反，疏散箭頭指向區間逃生通道。隧道風機有正反轉之分，反轉時外界向隧道內送風，正轉時風機由隧道向外界大氣排風五故障處理與維護保養

高效地處理故障比較大地依賴於經驗，不可一概而論。現場的噪音、異味均可作為快速查找故障的依據。大規模排查故障前，利用系統元件的自恢復功能，確認設備可以重啟且保證自身安全的情況下，重啟設備往往能帶來意想不到的收穫。對電路的查找，優先查看斷路器、熔斷器、繼電器等元件。在此分享幾個遇見的故障及當時的處理方法：故障描述處理方法馬保故障燈亮著重檢查給馬保供電的開關電源是否正常；對雙排環控櫃，還可以檢查微型斷路器開關是否閉合隧道風機與排熱風機等故障燈亮著重檢查熱繼電器是否動作，複位後可以調大相關時間參數400V未跳，進線MT開關故障查看左上方的複位按鈕是否彈出，若有，進行複位操作五故障處理與維護保養★變頻器故障過電流跳閘(1)重新起動時，一升速就跳閘。典型的過電流錶現。可能原因有：1）負載側短路2）工作機械卡住3）逆變管損壞4）電動機的起動轉矩過小，拖動系統轉不起來(2)重新起動時並不立即跳閘，而是在運行過程中跳閘可能原因有：1）升速時間設定太短2）降速時間設定太短3）轉矩補償設定較大，引起低速時空載電流過大4）熱繼電器整定不當，動作電流設定得太小過電壓跳閘

(1)過電壓跳閘，可能原因有：

1）電源電壓過高2）降速時間設定太短

3）降速過程中，再生制動的放電單元工作不理想

a.來不及放電，應