電氣控制系統(tǒng)的故障檢修及安全運行

張露露

（北京華福歐科科技發(fā)展有限公司 北京市 102200）

隨著經(jīng)濟社會的不斷進步，電氣行業(yè)取得了快速發(fā)展，而電氣控制系統(tǒng)作為電氣工程中的重要組成部分之一，已經(jīng)成為推動社會生產(chǎn)力快速發(fā)展當(dāng)中不可或缺的組成部分。然而在電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中涉及到大量而且復(fù)雜的線路，且電控系統(tǒng)工作的環(huán)境也比較復(fù)雜，所以在電氣控制系統(tǒng)的正常運行當(dāng)中總會出現(xiàn)諸多問題。在電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程中，曾經(jīng)多次出現(xiàn)因為電氣控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致的經(jīng)濟損失和人身安全事故。因此，只有熟練掌握電氣控制系統(tǒng)的故障診斷和維修方法，同時制定相應(yīng)的措施，才能保證其高效有序并且安全的運行。

1 電氣控制系統(tǒng)的概念

電氣控制系統(tǒng)是指將多個電器配件組進行組合，達到某種控制功能的系統(tǒng)，也即二次控制回路。控制線路的基本回路由電源供電回路、保護回路、信號回路、自動與手動回路、制動停車回路、自鎖及閉鎖回路七個部分組成[1]。通常設(shè)備不同，要求的控制回路也不一樣，且對輔助電氣設(shè)備的要求也有所不同，因此，對于高壓和低壓設(shè)備的控制回路設(shè)計方面也存在較大的差異。本文的研究主要圍繞低壓電氣設(shè)備進行，保證研究問題具有一定的針對性與實用性。

2 電氣控制系統(tǒng)的常見故障及診斷方法

2.1 常見故障

在電氣控制系統(tǒng)中，因為各種各樣的原因會發(fā)生很多不同的故障導(dǎo)致系統(tǒng)停止運行，通過總結(jié)分析控制系統(tǒng)的典型案例發(fā)現(xiàn)常見的故障通常包括以下四種[2,3]。

2.1.1 電機設(shè)備過載過流故障

電機的運行包括送電瞬間、起轉(zhuǎn)、和穩(wěn)定運行三個階段。電機剛送電瞬間轉(zhuǎn)子還未轉(zhuǎn)動時，此時電流很大稱為沖擊電流，一般為額定電流的10 到14 倍；電機起轉(zhuǎn)之后電機的電流開始減小，此時的電流稱為啟動電流，一般為額定電流的6 倍左右；當(dāng)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)越來越快達到額定轉(zhuǎn)速時電機電流就是額定電流。當(dāng)電機的電流大于額定運行電流一定值并維持一段時間，我們把此時的電動機運行狀態(tài)叫做過載狀態(tài)，此時的電流就是過載電流。如果電動機的阻轉(zhuǎn)矩突然加大，我們把這種運行狀態(tài)叫做堵轉(zhuǎn)，堵轉(zhuǎn)電流大于過載電流，但小于起動電流。如果電動機回路突然發(fā)生了短路，且電流大于10 倍額定電流，此電流就是短路電流。過載電流與短路電流的合并，就是過電流。電機設(shè)備運行過程中負載過大、電機掃膛、電壓過高等都會造成設(shè)備過載運行，長時間過載運行就會損壞電機。

2.1.2 缺相故障

在電氣控制系統(tǒng)中，三相電源必須同時正常供電系統(tǒng)才能正常運行，當(dāng)任意一相斷電就會導(dǎo)致相電壓降低。此時，小功率用電器依然可以運行，但是由于電源電壓達不到額定電壓，因此用電器的功率會降低。比如，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速會降低等。大功率用電器，比如車床等，由于所帶負載較大，輸出功率不夠，就會使機器發(fā)熱，長時間運行，則會燒毀。

2.1.3 短路故障

電控系統(tǒng)短路故障是極為嚴重的電氣故障，主要分為電源短路和局部短路兩種。電源短路時電阻無限小，電流就會無限變大，不僅會造成所有用電設(shè)備無法工作，而且很可能會燒毀用電設(shè)備或電器元件甚至引發(fā)火災(zāi)等嚴重事故。局部短路是指一個或幾個電器元件被短路，這種短路短時間內(nèi)一般不會造成大面積的損害，甚至?xí)蔀椴灰装l(fā)現(xiàn)的潛在威脅，但是時間一長必定會造成嚴重的系統(tǒng)故障。因此，電氣檢修人員需要對系統(tǒng)短路故障有清晰的辨別能力才能第一時間判斷故障位置并解決故障。

2.1.4 線路接觸故障

控制線路的接觸問題無論在控制系統(tǒng)生產(chǎn)時還是正常運行中都是極容易出現(xiàn)的，這類故障會引起控制指令失效或者電機設(shè)備過載等故障從而導(dǎo)致電氣設(shè)備停止運行。線路接觸故障主要包括導(dǎo)線與導(dǎo)線之間和開關(guān)等電器元件本身接觸不良這兩類，但是無論任何地方出現(xiàn)線路接觸不良故障都會影響系統(tǒng)的高效運行。

2.2 故障診斷方法

電氣控制系統(tǒng)故障的診斷宗旨是快速、安全、準確。當(dāng)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，專業(yè)電氣檢修人員必須第一時間到達現(xiàn)場以避免故障范圍擴大造成更嚴重的后果；在故障診斷過程中應(yīng)遵循由立體到平面，再由面到點的方針準確定位故障位置；診斷過程中要注意設(shè)備及線路安全更要注意自身和他人的人身安全。這就要求電氣檢修人員不但要熟練掌握電氣專業(yè)知識，還要遵循科學(xué)的診斷方法。常用的診斷方法主要有以下三種。

2.2.1 直接觀測法

直接觀測法是指電氣檢修人員對電氣控制系統(tǒng)進行全面的直接觀察，尋找是否有發(fā)光、冒煙、異響等現(xiàn)象，同時對現(xiàn)場操作人員進行了解故障發(fā)生前中后有何異?，F(xiàn)象。這種方法有助于技術(shù)人員快速有效的判別故障范圍和故障類型，但是對技術(shù)人員的技術(shù)經(jīng)驗要求比較高。

2.2.2 原理圖，時序圖分析法

這種方法是根據(jù)系統(tǒng)電氣原理與工作時序以及系統(tǒng)各部件的工作關(guān)系對故障現(xiàn)象進行分析，從而縮小檢修范圍最終確定故障發(fā)生部位。在復(fù)雜電氣控制系統(tǒng)中存在很多的電氣元件、電氣設(shè)備和復(fù)雜線路，如果檢修人員對系統(tǒng)中各個部件和線路進行逐一排查，不僅緩慢勞累而且容易出錯。借助系統(tǒng)原理圖和工作時序圖可以高效有序的對整個控制系統(tǒng)進行檢查，而結(jié)合故障現(xiàn)象進行分析，可以直接縮小檢修范圍，避免繁瑣多余無關(guān)檢查，極大提供故障診斷效率。

2.2.3 測量法

測量法就是借助萬用表、電筆、搖表等測量工具對電氣系統(tǒng)故障進行檢測，以達到定位故障位置的目的。這種故障診斷方法的主要原理是通過測量電路電壓或者電阻來判斷控制線路是否正常工作。測量電壓法需要在電氣控制系統(tǒng)通電情況下按照從電源進線一直到下面各個支路的順序進行逐一測量，通過電壓的變化判斷故障發(fā)生的位置；測量電阻法是在電氣控制系統(tǒng)斷電情況下，通過測量控制線路的阻值來判斷是否存在短路、斷路、接觸不良等情況。

3 故障解決

在診斷出電氣控制系統(tǒng)的故障原因之后，對于保證系統(tǒng)的安全運行只是完成了第一步，必須找到解決故障的維修方法才行。對于不同的電氣故障有不同的解決方案，但總的來說，解決故障應(yīng)當(dāng)在保證安全的前提下找到最高效的方法，避免擴大故障范圍，這就要求電氣技術(shù)人員不斷積累經(jīng)驗總結(jié)教訓(xùn)，提高自身的專業(yè)能力。總結(jié)發(fā)現(xiàn)，所有電控系統(tǒng)出現(xiàn)的故障解決方案無外乎以下兩類[4]。

3.1 排查法維修

排查法作為最常用的電氣控制系統(tǒng)維修方法，是每一個電氣技術(shù)人員首要掌握的維修技巧，排查法可以分為四類分別是故障代碼分析法、儀表排查法、系統(tǒng)自排法和短路分析法。

首先是故障代碼分析法，現(xiàn)在的電氣控制系統(tǒng)在設(shè)計時都會有相應(yīng)的故障代碼信息，系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以通過查詢系統(tǒng)故障代碼分析出故障類型和故障原因，然后針對性解決故障；其次是儀表排查法，這種方法主要是指利用萬用表測電壓、電流和電阻的功能來排查系統(tǒng)是否存在電源缺相、線路過載和短路斷路的情況，進而排查出故障原因采取可行的解決方案；再次是系統(tǒng)自排法，在比較簡單的電氣控制系統(tǒng)發(fā)生故障并且沒有明顯的發(fā)光、冒煙和異味時，可以選擇讓系統(tǒng)自行運轉(zhuǎn)一個周期，觀察每個環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)進而排查出故障發(fā)生點，以便于解決問題；最后是短路分析法，當(dāng)找到故障發(fā)生的大致位置后，用導(dǎo)線短接的方式跨過懷疑存在故障的電氣元件，如果系統(tǒng)恢復(fù)正常，證明之前診斷的故障點正確，就可以對故障點進行維修或更換。

3.2 工藝流程法維修

近年來，我國工業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速，自動控制技術(shù)逐步提高，產(chǎn)業(yè)集成化程度日益加深，電氣控制系統(tǒng)也是越來越集成化和復(fù)雜化，很多電氣系統(tǒng)故障僅僅通過排查法是無法解決的，而工藝流程維修法可以對電氣控制系統(tǒng)進行全面的排查，較快速的定位故障點進而解決問題。

工藝流程法維修就是從供電電源開始，按照電氣控制系統(tǒng)和相應(yīng)的電氣設(shè)備、機械設(shè)備的工作步驟逐一進行排查，檢測主控制器、連接線、繼電器、儀表等電氣原件是否存在異常，觀察電機、傳感器等電氣設(shè)備是否正常工作，檢查蝶閥、機械手等機械設(shè)備的行程是否到位。同時，還可以采用逆向思維，通過反向工藝流程來檢驗電氣線路和電氣部件是否正常。工藝流程維修法的優(yōu)點在于檢驗故障和維修故障的全面性，它能夠保證技術(shù)人員在處理故障過程中避免遺漏，這種方法不僅能幫助電氣技術(shù)人員完整的解決故障，而且還有利于分析故障發(fā)生的原因。

4 故障規(guī)避建議

4.1 制定保養(yǎng)維護計劃

任何設(shè)備和產(chǎn)品都有使用壽命，而惡劣的環(huán)境、過度的使用和自身的老化都會縮短產(chǎn)品使用壽命。電氣控制系統(tǒng)也一樣，由于很多時候其工作環(huán)境很復(fù)雜，會嚴重縮短線路和各部件的使用壽命，從而導(dǎo)致電氣故障的產(chǎn)生，最終造成經(jīng)濟損失，因此，制定嚴格的定期維保制度很有必要[5]。

（1）要對電氣控制系統(tǒng)的衛(wèi)生環(huán)境進行定時清理，特別是高壓電氣設(shè)備，灰塵會導(dǎo)致高壓擊穿以致設(shè)備損壞；

（2）要定期檢查所有線路的絕緣度是否良好，尤其是裸露在外面的線路，檢查絕緣層是否存在露銅、裂紋、風(fēng)化等現(xiàn)象；

（3）定時檢查接線端子和連接插頭等電氣連接部位，防止虛接、斷接的現(xiàn)象；

（4）在控制室門口設(shè)置擋鼠板，防止老鼠等小動物進入帶電設(shè)備內(nèi)造成系統(tǒng)短路。只有把平常的維護保養(yǎng)工作做到位，才能從根源上避免電氣故障的發(fā)生，從而使電氣控制系統(tǒng)長期高效穩(wěn)定的運行。

4.2 操作人員培訓(xùn)

在生產(chǎn)過程當(dāng)中，電氣控制設(shè)備操作人員都是一線工人，對電氣知識了解不深，只會簡單的操作，所以就增加了電控設(shè)備發(fā)生故障的幾率。因此，操作人員上崗之前必須由專業(yè)的電氣人員對其進行正確的培訓(xùn)，才能降低電氣控制系統(tǒng)故障發(fā)生的風(fēng)險。

操作人員培訓(xùn)內(nèi)容主要包括操作安全和故障應(yīng)急處理兩方面。首先，在系統(tǒng)上電之前必須檢查所有設(shè)備是否在初始位置，必須按照操作流程一步一步進行，不可擅自更改操作順序或更改電氣控制系統(tǒng)；其次，發(fā)生故障之后做簡單的應(yīng)急處理避免故障范圍擴大，如有冒煙著火等現(xiàn)象，禁止使用液體滅火以免造成安全隱患或人員傷亡。

4.3 維修記錄歸檔建檔

電氣控制系統(tǒng)在運行過程當(dāng)中避免不了出現(xiàn)多次故障，電氣檢修人員在對系統(tǒng)故障進行處理之后必須做好維修記錄和電氣元件更換記錄，建立維修檔案。在檢修過程中應(yīng)當(dāng)盡量避免對原有控制線路進行更改，如果必須更改線路，更改之后應(yīng)該在電氣原理圖上做好標注或者重新畫更改之后的原理圖，防止以后發(fā)生相關(guān)故障時其他檢修人員在不知情的情況下造成不必要的麻煩。同時，所有電氣相關(guān)的原理圖資料、說明書和維修記錄必須有專人保管，避免遺失。

5 結(jié)語

綜上所述，要想保證電氣控制系統(tǒng)的零故障運行時很難，因此，只有提高電氣工作者的專業(yè)能力，重視電控系統(tǒng)的故障診斷技巧，熟練掌握各種電氣故障的解決方案，提前做好電控系統(tǒng)的保養(yǎng)工作，才能防患于未然，盡量降低電氣故障發(fā)生的概率。當(dāng)故障發(fā)生時，電氣維修人員必須嚴格按照正確的方法進行處理，但是不能完全生搬硬套，學(xué)會理論結(jié)合實踐，快速、安全、準確的排除故障，從而保證電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。