机场桥载静变电源常见故障诱因分析

机场桥载静变电源常见故障诱因分析摘要：本文根据机场桥载设备400Hz静变电源常见的故障及故障产生的诱因进行了详细的解析，通过归结并概括出了出现这些常见故障的各种原因，在对引发这些常见故障问题类型进行详尽讨论研究之后得出了相关的解决方法措施。对机场桥载400Hz静变电源设备常见故障诱因及解析旨在为了后续维修桥载设备400Hz静变电源的故障能提供一些相关参考性的建议。关键词：静变电源；设备故障；机场桥载当前中国国民生活水平不断提高，民航业也正在高速的发展，机场客流量每年节节攀升，机场的发展扩建规模也在不断增大，而机场桥载设备400Hz静变电源的安装使用也逐年递增。海口美兰国际机场有限责任公司（以下简称美兰机场），积极响应中国民航局2018年9月印发的《民航贯彻落实〈打赢蓝天保卫战三年行动计划〉工作方案》[1]，为进一步提升APU替代设施使用率，提高公司收入，打赢蓝天保卫战，APU替代设施使用率提升工作团队发挥主观能动性，积极沟通民航局及各航司，2019年11月20日APU代替设施使用率首次达到100%，为2020年全面实现打赢蓝天保卫战APU替代设施使用率100%的目标奠定基础。2022年2月，美兰机场使用的桥载设备400HZ静变电源已扩充到80台，其中包括T1的32台和T2航站楼自2021年12月启用投入的48台桥载静变电源设备。面对如此诸多设备需要维护管理，必然安全运行问题也就凸显暴露出来。所以为了保障机场设备的安全运行是作为美兰机场廊桥及桥载设备维修站的首要任务，收集设备发生的故障记录及并对这些常见故障问题归结和分析也是设备维修管理人员要讨论及研究的课题。1机场桥载静变电源设备的优势靠电网电力提供能源的桥载设备比起使用航空煤油的飞机辅助发动机APU装置来提供电源和压缩空气，具备成本低、噪音小、排放少、更安全和舒适等优点，是低碳环保的绿色能源设备。机场使用桥载静变电源设备替代飞机APU装置能够有效降低飞机进、出港及停场维修期间飞机的燃油消耗和APU设备本身损耗，达到节约能源和降低成本。而且使用桥载静变电源设备期间也可以大幅降低污染物排放和噪音污染（在距电源外轮廓3m、离地面1m处的噪音声压级不应大于70dB[2]），据相关机构进行的噪音检测表明，从飞机辅助发动机APU装置飞机尾部5米处发出的噪音如波音767达到了89.4dB，波音757更是达到了94.7dB。根据劳动保护条例规定，噪音达到85分贝以上时，就会对人的健康造成不良影响。另外飞机通常停在廊桥机位当APU启动时候机楼受到的噪音就会特别明显，这样它给机场及机场周边地区带来的大气污染和环境噪音就显得十分突出。根据有关专业数据显示飞机停场期间以一个小时为算，机场提供给飞机对接地面桥载设备后可减少超500kg的二氧化碳排放物。而且根据国际航协数据，对接机场地面桥载设备的成本只是飞机APU成本的1/5。航空公司在飞机停场期间对接桥载设备替代飞机辅助发动机APU装置为飞机提供能源已经成为民航业发展的必然趋势。2桥载400HZ静变电源基本工作原理以下只对400Hz静变电源工作原理做个简述，400HZ地面静变电源是一个“交－直－交”变流系统，设备接入三相380V/50Hz的交流电通过输入滤波器，再到移相电抗器（输入变压器）将一组120°三相电变为两组60°三相电，流经十二脉冲整流模块整流后得到脉动频率600HZ的直流电，再经过LC滤波，得到幅值为520V直流电，此时直流电经过交流模块1、2、3（三相逆变器）将其变换为SVPWM波，通过输出变压器（隔离变压器）降压及LC滤波器滤波，得到三相交流115V、400Hz的纯正弦交流电。输出电压反馈电压信号回到输出反馈模块，输出反馈模块再给信号给处理器模块，处理器模块（DSP+FPGA）实时调节，监控诊断处理，输出信号给交流模块（三相逆变器）通过改变调制波的脉冲宽度，实现输出电压稳定。400Hz静变电源的原理如以下图1所示：3桥载400HZ静变电源设备常见的故障诱因桥载400HZ静变电源的故障诱因可归类为三大类：一.设备软、硬件故障分为机械故障和电气故障等；二.人为故障包括人员失误操作和维修不当引发的故障等；三.天气原因引发的故障包括外部环境因素和气候原因等故障。本文就常见故障做如下分析：3.1设备软硬件故障一般有机械故障和电气故障之分机械故障：设备长时间频繁运行、超年限使用造成的液压系统漏油，传动系统磨损老化故障如静变电源卷线器卷筒U形导线往返装置故障，卷筒电机轴承磨损，齿轮变速箱齿轮磨损、电机齿轮箱频繁振动箱体密封老化漏油等。电气故障：是由于设备自身配件老化、陈旧因素引起运行不稳定，加上设备厂家内部控制系统的更新换代造成的软、硬配件不兼容不匹配的情况。设备安装年限长久厂家停产或更新该型号产品配件，而新采购的配件如400HZ静变电源DSP+FPGA主控板，信号采集板，卷线器主板，远程控制板造成的控制系统保护过多、数据异常误报故障，继电器误动作等不兼容情况。3.2人为操作故障通常机场操作桥载设备的部门都会制定一套自己的设备接驳操作流程，但是很多机场桥载设备操作人员在对飞机进行接驳的过程中并未按此流程进行规范操作，例如操作人员在对接飞机供电之前，并未检查400HZ静变电源整体情况，卷线器电缆进出口及输出电缆插头（图2）有无异物卡阻即对其飞机接驳，以及操作人员操作桥载电源电缆输出插头插入飞机外部电源插座不到位造成设备断电保护报警（图3），接驳完成后桥载400HZ静变电源设备未关机造成设备长时间开机内部过热保护，以及设备维修人员维修不当造成的故障（如各种电路板插接不到位，维修完成未及时清理维修垃圾，直接造成某个元件短路故障）等情况。图2静变电源输出电缆插头图3飞机外接电源插座面板3.3设备零部件故障零部件引发的故障主要是元件损坏或安装不当而引发设备的单点故障，这在桥载静变电源设备中是经常出现也是非常典型的表现形式。经常出现的故障如（1）远程控制和操作面板按键接触不良，输出电缆插头处按键及信号灯故障，集成电路板插针接触不良、通讯数据线松动、断针，散热风机故障，电源插头输出信号控制线短路，断路等。(2）元件尤其是电气元件选型，例如静变电源维修时更换了卷筒电机，其额定功率由1.5kW提高到2.5kW，但与之相应的空气开关、继电器、电缆、变频器等配套部件未做相应更换，实际工作电流（IA=4.7A)，大于元件所能承受的最大负载电流（IA=2.8A）造成热磁断路器频繁跳闸，加之季检保养不重视，日常巡视不到位造成故障次数增加。3.4人员业务培训不到位机场不断发展扩大，人员难免出现技能水平不一情况，加上机场岗位情况人员流失大。新员工从招聘到能独立上岗周期长，便会出现了缩短其业务培训周期情况。加之个人自主学习主动性差等原因造成人才队伍建设难。3.5天气原因诱发故障本文所讲的美兰机场坐落于海口市，海口市地处琼州海峡南岸，海南岛北端，处于低纬度热带北缘，属于热带海洋气候，结合其气候特点和机场环境得出以下天气诱发故障因素：包括（1）突然的气温骤降（强冷空气入侵），（2）连续的暴雨（夏季，秋季雷雨天气多），（3）盐雾天气（海口靠近海域空气含盐较高），（4）潮湿环境，（5）炎热温度（早晚温度偏差大），（6）震动，（7）粉尘，（8）台风天气等较为恶劣的天气，都会诱发桥载静变电源设备发生故障。比如在台风季节出现的连续的暴雨，大风伴随气温骤降从而引起设备的元器件潮湿（相对于一般的电气设备来说，环境湿度在30％～80％比较合适，当环境湿度超过80％时，就会对电子元器件造成不良影响），而导致系统的断路器跳闸，夏季连续高温炎热天气造成静变电源设备频繁报过温保护故障，或者冬天温度较低时使得液压系统内部的液压油凝固，以及飞机启动时发动机吹出的尾气风和宽阔的机坪偶发的大风卷起的土粉尘都会吹入静变电源内部从而引发设备故障等现象。例如；灰尘掉落空气开关上端聚集造成空气开关端子间绝缘强度降低，引发相间短路事故。灰尘在接触器、继电器等触点间堆积容易造成接触不良。灰尘若堵塞静变电源设备内部通风道，引发设备散热不良，温升过高，可能会导致设备故障报警。3.6规章制度落实有遗漏，监管不到位操作桥载电源设备需要按机场制定的桥载设备操作手册严格执行设备接驳操作，任何疏忽大意都有可能引起不必要的问题和故障，比如当桥载静变电源接驳之前不检查设备整体情况即接驳或者桥载操作人员操作桥载静变电源结束后电缆输出插头并未放入插头挂盒箱受异物或雨水进入等问题引发设备故障。3.7维修人员能力不足同一个故障点，维修人员处理时间、反应程度皆有所不同。有的维修人员对简单的故障（如设备报欠压、过流报警、过温故障等），能及时处理故障。但遇到较为复杂的问题（如空开过载报警、EF信号线连接不良、按延迟锁桥连锁不解除等），往往只关注了故障部位忽视了设备整体关联性，执迷于表象而偏离了本质，只是形式上对故障进行了处理（如复位等），但未真正去寻找其根本原因，对问题的认知不够，拿捏不准，造成相同问题再次产生。3.8设备配件备件采购不足影响维护目前我国桥载设备基本能自主生产，但少量部分的部件仍然需要依赖于进口，进口部件价格昂贵，很多部件在机场设备维修部门都没有储备足，当设备发生故障时由于没有此类配件而不能及时地进行更换，即便是很早的提出采购申请，但公司采购流程繁琐以及物流的缘故也会拖延很长的周期才能采购到位，因此影响了桥载设备的维护。另外一种情况当静边电源设备长期运行部件老化等原因以后发生故障，而在购买之初没有考虑准备足够的备品配件，相隔多年部件已经停产或者下线，在市场上很难买到，设备生产厂家升级的部件又不能和老设备很好的兼容从而导致设备瘫痪不能运行现象引发故障频频。加之消耗性部件及常用备件的保管与存放制度不规范、管理不到位，配件清单与领料台账制度不完善等情况影响设备维护。4桥载设备解决对策分析4.1完善设备检测和维修制度提高对桥载静变电源设备的检测次数和维修监管，完善岗位标准操作手册，加强监管力度，落实工作责任。严格落实静变电源保养手册实施与监督设备日检、季检、年检情况。对于设备维修严格按维修手册步骤来执行维修检查记录、维修配件及工具清单、维修前后的卫生检查等方面入手，建立维修监控视频系统（如：目前美机场已完成廊桥操作台、接机口、桥下接机口处的设备监控视频系统安装随时监控操作维修人员的一个工作情况。）、维修人员按标准实施维修，操作人员按操作手册操作，安全监管人员依据规章实施监管，三方协同配合，最大限度地保障桥载静变电源长期平稳运行。4.2提前预测并对电气元件维护对电气元件的维护是由两种方式所组成的；（1）定期地进行维护（2）提前对电气元件进行维护。当系统发生故障时进行维修是不能提前的对故障进行预防，而定期地进行维护则不会去考虑到设备所运行的实际状况，这种方式很容易会出现过剩的维修或者维修不足的情况。如果要避免这两种设备维护方式的不足，就必须积极地去推行提前预测设备的运行状态，并对预测结果进行设备检查，如每次更换故障配件之前对新老配件进行标签记录（更换日期，以便追踪其配件或设备的使用期限及次数，来对本场设备使用情况进行判断及库存采购）按照现场设备的实际运行情况，一.利用远红外仪器对配件进行温度测量，如发现温度过高的配件进行检查原因，二.运用电机故障测量仪器对电机进行提前的预测等。如：美兰机场安装的BBMS廊桥及桥载设备计量监控系统能把设备的一些运行状态故障信息等及时反馈给维修人员。4.3强化培训工作维修人员维修技术水平不一，新员工维修桥载静变电源工作经验不足的问题。有以下建议；对其进行业务培训，制定实操模拟故障演练计划以便现场维修提高应变处置能力，以老带新分享维修经验。从业务基础理论知识、日常巡视检查制度、日常复训学习桥载维修操作手册使用情况、制定检查维修人员对设备维修质量高低评价表，对维修过后还反复出现此类故障问题的人员进行相关培训及总结原因，审核跟踪反馈等方面入手，提升维修工作向专业化、知识化、信息化发展。采用轮换的方式，通过反复强化、每月考核，利用考核绩效、年终奖金挂钩等方法，促进员工提高业务技能，从而增强员工自主学习性。使其员工满足岗位要求，提升工作质量。4.4学习应用先进管理模式信息化与先进的管理模式相结合，落实对静变电源设备进行标准化、规范化，信息化的维护和管理，从而保证系统设备的安全稳定的运行。制定并落实专业管理为核心的规范化管理制度。4.5收集归纳总结故障类型收集每次出现的故障，并对故障进行类型归纳，分析故障产生的原因以及应对方法进行整理。制作分类、分时、分层次这种条理清晰的故障图、报表，便于分析和查询。建立今年和往年故障对比。剖析问题从中发掘、找出深层次的故障真相，着重对解决故障问题的过程进行反思和总结，促进和深化问题的处理方法的，通过坚持不懈的收集和整理故障类型作为后期故障分析、维修培训提供参考。以下以机场桥载静变电源设备2021年1月份和2022年1月份故障数据对比为例4.6合理规范设备配件采购及库存管理往往要想采购足设备配件也是不现实，我们只能结合实际使用情况，做全准备通过故障分析表图，得出故障出现较多和不经常出现损坏的配件进行合理采购。避免配件闲置浪费，同时建立仓储配件预