控制系統(tǒng)接插件失效機(jī)理分析及防范措施

一 控制系統(tǒng)接插件故障情況
　　接插件是控制系統(tǒng)重要的配套元器件，從系統(tǒng)、分系統(tǒng)、機(jī)柜、印刷電路板到每個(gè)可更換的獨(dú)立單元，成千上萬的接插件如同人的神經(jīng)系統(tǒng)分布于各個(gè)系統(tǒng)和部位，擔(dān)負(fù)著控制系統(tǒng)的電能傳輸、信號(hào)控制與傳遞任務(wù)。任何一個(gè)接插件故障都將導(dǎo)致整個(gè)控制系統(tǒng)或某一控制設(shè)備無法正常工作或停役。因此，有效預(yù)防控制系統(tǒng)接插件故障對(duì)確保發(fā)電機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。

　　二 控制系統(tǒng)接插件常見故障
　　控制系統(tǒng)接插件是一種為電纜(包括通信電纜)和電纜端頭提供快速接通和斷開的連接器件。通常要求接觸部位該導(dǎo)通的地方不僅必須導(dǎo)通，且必須接觸可靠；對(duì)絕緣部位不該導(dǎo)通的地方必須可靠絕緣。現(xiàn)結(jié)合工作中碰到和參與的幾起接插件故障原因分析情況，概括出3種接插件常見故障。
　　1. 接觸不良
　　接觸件是接插件的核心零件，也是其導(dǎo)電部分，它將來自接插件的插頭(或插座)尾部所連接的電線或信號(hào)線的電壓或電流信號(hào)傳遞到與其相配的接插件插座(或插頭)對(duì)應(yīng)的接觸件上。故接觸件須具備優(yōu)良的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定可靠的接觸保持力和良好的導(dǎo)電性能。由于接觸件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、材料選用不當(dāng)、機(jī)械加工尺寸超差、表面粗糙，熱處理、膠接及表面處理等工藝不合理，儲(chǔ)存使用環(huán)境惡劣和操作使用不當(dāng)?shù)仍?，都?huì)在接插件的接觸部位和端接部位造成接觸不良。
　　表1中案例1、2為某電廠2臺(tái)機(jī)組因通信接插件接觸不良造成的2次MFT動(dòng)作；案例9為某電廠因DEH電源插頭接插件接觸不良引起的跳機(jī)動(dòng)作。通過對(duì)這3個(gè)接插件的現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一旦稍有振動(dòng)，個(gè)別插針接觸電阻就會(huì)發(fā)生跳變，同一接插件中插針的插拔力差別較大，解體檢查發(fā)現(xiàn)部分插孔孔徑明顯偏大，插拔力減小。遂取消此接插件而直接改為焊接式連接，徹底消除了這一隱患。
　　案例5則是由于潮濕、腐蝕性氣體作用，結(jié)果在接插件表面生成了一層氧化薄膜，增加了接插件的接觸電阻，造成控制系統(tǒng)工作電源電壓降至額定允許工作電壓值以下，導(dǎo)致控制系統(tǒng)無法正常工作跳機(jī)。

　　2. 絕緣不良
　　絕緣體的作用是使接觸件保持正確的位置固定、排列，并使接觸件與接觸件之間、接觸件與殼體之間相互絕緣，故絕緣體須具備優(yōu)良的電器、機(jī)械和工藝成型性能。特別是隨著高密度、小型化接插件的廣泛采用，有些插針間距接近1mm甚至更小(達(dá)0.5mm)，這對(duì)絕緣體材料、注塑模具精確度和成型工藝等提出更高要求。如絕緣體表面或內(nèi)部存在金屬多余物、表面塵埃、焊劑以及長霉、絕緣材料老化等缺陷，都會(huì)出現(xiàn)短路、漏電、擊穿、絕緣電阻降低等絕緣不良現(xiàn)象。如對(duì)表1中案例4進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)某點(diǎn)插針與外殼間有短路現(xiàn)象。解體觀察發(fā)現(xiàn)，插座外引出線的個(gè)別焊接線開始腐蝕，個(gè)別插針與屏蔽線間有多余金屬層剝落物，短路原因系剝落的金屬多余物粘連在一起而引起。
　　另外，2001年在某電廠鍋爐汽包水位保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)3取2保護(hù)邏輯失效。經(jīng)反復(fù)檢查測(cè)試發(fā)現(xiàn)是因接插件異常引起，測(cè)試表明部分插針間的絕緣電阻只有幾十歐姆。遂對(duì)CT-24插頭進(jìn)行解體檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于在焊接連接導(dǎo)線時(shí)因電烙鐵停留時(shí)間過長，使部分固定插針的塑料絕緣體熔化變形，使得原本插針間很小的間隙變得更小，有的幾乎處于短路狀態(tài)，出現(xiàn)了插針間絕緣電阻極小現(xiàn)象，后重新更換接插件并小心焊接后恢復(fù)正常。
　　3. 固定不良
　　殼體是接插件的外罩。插合的一對(duì)連接器殼體通常也為伸出的接觸件提供精確的對(duì)位、對(duì)中和保護(hù)，同時(shí)還具有安裝定位、鎖緊固定在設(shè)備上的功能。固定不良，輕者影響可靠接觸而造成瞬間斷開，重者會(huì)使連接器解體。解體是指接插件在插合狀態(tài)下，由于材料、設(shè)計(jì)、工藝等原因在振動(dòng)、沖擊等環(huán)境條件下導(dǎo)致插頭與插座、絕緣體與殼體或插針與插孔之間的不正常分離，造成控制信號(hào)的抖動(dòng)丟失或中斷。表1中案例3、6、7、8就是由于TSI(汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng))使用的小型圓形插頭在使用中因振動(dòng)導(dǎo)致插頭和插座之間出現(xiàn)輕微分離，造成測(cè)量信號(hào)抖動(dòng)丟失引起的。對(duì)于這類看起來微不足道的卡圈、彈簧及緊固件等也要定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，切不可因小失大。
　　上述3種類型的致命失效是控制系統(tǒng)接插件的隱性缺陷，必須采取有效措施加以預(yù)防。此外，殼體涂層起皮、碰傷，絕緣體毛刺，接觸件加工粗糙、變形、定位鎖緊配合不嚴(yán)、總分離力過大等現(xiàn)象，也是接插件的常見病、多發(fā)病，這種顯性缺陷只要在使用前進(jìn)行仔細(xì)檢查，通常能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并剔除。

　　三 防止接插件故障的對(duì)策
　　1. 開展“零缺陷”質(zhì)量管理
　　質(zhì)量管理的最高境界是“零缺陷”，開展“零缺陷”質(zhì)量管理要求做到控制不漏項(xiàng)，并依據(jù)工作標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格檢查、檢驗(yàn)和把關(guān)。近年來西方一些知名企業(yè)開始實(shí)施“6s”質(zhì)量管理策略。其含義是“對(duì)于缺陷(差錯(cuò))數(shù)，6s就是要求將缺陷(差錯(cuò))率控制在百萬分之3.4內(nèi)”，即每操作1百萬次或抽查1百萬個(gè)產(chǎn)品，其差錯(cuò)或不合格率只允許為3～4個(gè)，這是近乎完美的目標(biāo)