工程機械電氣系統(tǒng)設(shè)計與故障分析

周國俊

摘 ?要：本文通過闡述工程機械電氣設(shè)備中常見的開關(guān)故障、元件燒毀、回路線纜、報警燈以及環(huán)境影響方面所出現(xiàn)的問題。進一步研究工程機械電氣系統(tǒng)在設(shè)計時應(yīng)注意的要點，并從原理及成本、PLC技術(shù)的應(yīng)用、電源器件以及線束設(shè)計、做好惡劣天氣防護等方面進行分析，以期能為工程機械電氣系統(tǒng)設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：工程;機械;電氣;系統(tǒng)設(shè)計

前言：工程機械是裝備工業(yè)的重要組成部分，影響我國的國防建設(shè)工程、交通運輸建設(shè)以及能源工業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)等等，而電氣系統(tǒng)相當于工程機械的神經(jīng)元。隨著，此行業(yè)的不斷發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)品品種也日益增多，為保證工程機械的日常運營效率以及設(shè)備工作穩(wěn)定性，應(yīng)對其故障原因和設(shè)計進行更深一步的研究。

1工程機械電氣常見故障分析

1.1開關(guān)方面故障

電氣系統(tǒng)的常見故障主要是出在電氣設(shè)備的一些部件中，像機械電氣的開關(guān)是主要的運營零件，如果開關(guān)發(fā)生問題則將會對整體電氣系統(tǒng)產(chǎn)生影響。開關(guān)發(fā)生故障主要可能是由兩方面原因造成，一是由于開關(guān)在長時間頻繁點觸造成接觸不良，二是由于電流不穩(wěn)定對開關(guān)零件造成了影響，導(dǎo)致發(fā)熱嚴重，使整個開關(guān)觸點被燒毀，設(shè)備短路，從而造成電氣系統(tǒng)以及設(shè)備無法運行。針對此類問題首先相關(guān)操作人員應(yīng)按照標準操作流程進行，一旦發(fā)現(xiàn)開關(guān)接觸不良或有發(fā)熱現(xiàn)象時應(yīng)及時檢查電路和電流變化，更換相關(guān)部件，以免在設(shè)備在運營時發(fā)生事故。

1.2元件燒毀故障

在工程機械電氣系統(tǒng)運營時，有很多時候無法正常運營和發(fā)生故障都有可能是元件燒毀所導(dǎo)致，其主要原因有兩種，一是由于人為因素導(dǎo)致，二是由于天氣原因所導(dǎo)致[1]。其人為因素主要是由于操作人員對機械的電氣設(shè)備操作流程不夠熟悉，沒有按照正確的操作步驟執(zhí)行所導(dǎo)致設(shè)備處于長期高負荷狀態(tài)下工作，最終出現(xiàn)了元件燒毀現(xiàn)象。天氣原因主要是由于雨水天氣造成的短路以及防護措施不到位被雷擊中等等。針對此類問題應(yīng)有具體標準的操作流程規(guī)定，加強工作人員的業(yè)務(wù)培訓，做好室外工程機械惡劣天氣的保護措施，避免相關(guān)元件被燒毀。

1.3回路線纜故障

回路線纜主要出現(xiàn)在高壓機中，其會在產(chǎn)生電流之后，在較短時間內(nèi)就達到較高的數(shù)量，這樣就會造成了電氣系統(tǒng)以及設(shè)備出現(xiàn)較大的問題。還有可能是因為電纜內(nèi)部出現(xiàn)了問題，其銅芯絕緣層遭到了破壞進一步導(dǎo)致了電氣系統(tǒng)和設(shè)備的故障。針對此類情況工作人員應(yīng)及時檢查相關(guān)線路或電源線，可以通過PLC技術(shù)和集成系統(tǒng)相結(jié)合及時對故障問題傳送信息，這樣也進一步提高了工作人員的工作效率。

1.4報警燈故障

在工程機械電氣系統(tǒng)中充電式報警燈故障，將會對機械以及系統(tǒng)帶來較大的影響，由于無法報警，就無法及時提示系統(tǒng)的故障，使工作人員立即修復(fù)，從而造成問題的進一步擴大。出現(xiàn)這類原因主要是因為，發(fā)電機無法正常發(fā)電，保險絲由于長時間保持在高溫狀態(tài)進一步導(dǎo)致了熔斷，導(dǎo)線的線束短路以及儀表器故障對其產(chǎn)生了影響。針對此類狀況應(yīng)先檢查發(fā)電機是否有問題，重新啟動發(fā)電機，將發(fā)電機維持在中速運行，然后測量電壓是否穩(wěn)定，如果沒有電壓輸出，或者輸出電壓較低時則表明發(fā)電機故障。然后對充電報警的整體電阻進行測量如果發(fā)現(xiàn)短路或者接觸不良等問題，應(yīng)及時采取補救措施。

1.5環(huán)境因素影響

導(dǎo)致電氣系統(tǒng)故障還有一個重要的原因是環(huán)境因素所造成，主要影響有兩個方面，一是溫度問題，二是濕度問題。由于電氣設(shè)備在運行過程中自身就會將一部分的能量轉(zhuǎn)化成熱能，所以如果在周圍環(huán)境溫度較高時，勢必將會對其造成較大的影響。環(huán)境中的濕度較大，主要原因是雨雪天氣累積所造成，有些室外的機械設(shè)備由于沒有良好的保護措施，其雨雪天氣會對其造成腐蝕和壽命減短的現(xiàn)象。針對此類問題，應(yīng)在設(shè)計時做好相關(guān)保護措施，避免由于外界因素對于機械和系統(tǒng)所造成的傷害。

2工程機械電氣系統(tǒng)設(shè)計要點

2.1原理及成本分析

任何設(shè)計都離不開前期的規(guī)劃以及成本的分析，對于工程機械電氣系統(tǒng)而言，原理圖的設(shè)計是其工作中的關(guān)鍵步驟之一，它有區(qū)別于其他設(shè)計圖紙，其中包括了電器件以及標志的設(shè)計，主要是為了解釋定位及工藝機械的功能。在進行電氣系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)遵循國家相關(guān)標準，不同的符號代表不同的電路以及元件，要盡量采用常見的符號以及標志。在圖紙中要清晰表達線號以及線徑，這樣能夠作為插件或者插件空間來完成。在設(shè)計中也應(yīng)對復(fù)雜的電氣部件以及電路進行有效分離，這樣便于日后維修分離部件。設(shè)計時也應(yīng)控制好其成本，在做整體的規(guī)劃預(yù)算時要注意其靈活性，要有可上下浮動的空間，因為要考慮到后期機械設(shè)備工作的具體環(huán)境及情況，相關(guān)配件在保證整體質(zhì)量的同時，也應(yīng)選擇性價比較高的配件這樣也就進一步保證了工程機械制作時所投入的成本[2]。

2.2PLC技術(shù)在集成控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

我國目前處在信息化2.0的時代，在這個全面開發(fā)并應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)的時代里，在進行工程機械電氣系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)引入高科技現(xiàn)代技術(shù)。像PLC系統(tǒng)就在機械電氣系統(tǒng)中的集成控制系統(tǒng)中起到了很關(guān)鍵的作用，由于PLC技術(shù)是一種結(jié)合運用計算機以及自動化技術(shù)的電子裝置，所以能夠完善集成控制系統(tǒng)的功能，并且通用性較強，使用也比較靈活。其可以根據(jù)基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算功能，結(jié)合擴展單元、智能單元以及特殊功能模塊，根據(jù)系統(tǒng)要求實行位置控制、PID運算以及遠程控制等，既可以控制單臺設(shè)備也可以用于現(xiàn)場控制。

2.3PLC技術(shù)在故障排查中的應(yīng)用

在工程機械設(shè)計中加入PCL技術(shù)，在故障排查中也具有一定的優(yōu)越性。PCL技術(shù)能夠與其他電氣控制系統(tǒng)相結(jié)合，應(yīng)用范圍較廣，抗干擾能力也比傳統(tǒng)的機械電氣設(shè)備要強，這也就進一步保證了故障的發(fā)生率較小。并且它可以實時監(jiān)控電氣控制裝置的運行狀態(tài)，通過遠程技術(shù)，將相關(guān)的信息發(fā)給工作人員，工作人員將依靠PCL技術(shù)所發(fā)出的提示，進行設(shè)備的運維工作，在進行維保工作時，不再用逐一排查故障的位置，通過PCL技術(shù)能夠在短時間內(nèi)精準定位故障發(fā)生處，這也就進一步縮短了工作人員的故障排查時間，提高了維修的效率以及保證了工程機械的運營穩(wěn)定性。

2.4電源器件以及線束設(shè)計

首先是在選擇電器件方面，在選擇儀表、燈具以及蓄電池等一定要注意產(chǎn)品是否符合國家規(guī)定及標準，不僅要考慮機械成本問題更要考慮到功率是否會對其電流和整體線路產(chǎn)生影響，還要選擇適合機械以及周圍環(huán)境的電器件。在進行線束設(shè)計時，要考慮到其結(jié)構(gòu)的合理性，要在設(shè)計中標明其標識，并要在設(shè)計中詳細說明其線束的設(shè)計以及檢查相關(guān)線路，要充分的考慮到對于線路的保護問題。在進行裝備配置的相關(guān)設(shè)計中也要考慮到機械設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)，并且要保證其合理性，還要有一定的兼容性[3]。

2.5惡劣天氣防護

天氣是影響工程機械電氣系統(tǒng)使用的重要因素，很多機械設(shè)備都需要在室外進行作業(yè)，所以在進行設(shè)計時要充分考慮到外界因素的影響，做好相關(guān)電氣設(shè)備的電纜、降溫以及防水保護工作?？梢詫€槽進行密封，不讓雨水等進入到電氣系統(tǒng)當中，尤其是在南方部分雨水酸性較大，很容易對工程電氣系統(tǒng)造成腐蝕，所有的電控箱也要配有相應(yīng)的密封裝置，北方則要注意雨雪天氣對電氣系統(tǒng)的整體影響。

結(jié)語：綜上所述，工程機械電氣系統(tǒng)離不開電氣設(shè)備以及電子系統(tǒng)的正常運行和使用，面對工程機械行業(yè)的發(fā)展應(yīng)在設(shè)計中引入高科技現(xiàn)代化技術(shù)，保持與時俱進的精神，以保證工程機械能夠更好地代替人力進行操作。也希望通過對其故障的排查和科學的設(shè)計，能為我國工程機械行業(yè)發(fā)展起到推動作用。

參考文獻：

[1]谷興杰. 工程機械電氣系統(tǒng)設(shè)計與故障分析[J]. 電腦高手（電子刊），2021（1）：339.

[2] 宋云鵬. 工程機械電氣系統(tǒng)設(shè)計與故障分析[J]. 百科論壇電子雜志，2019（4）：709.

[3] 馬偉偉. 工程機械電氣系統(tǒng)設(shè)計與故障分析[J]. 現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2021，11（6）：189-190，194. .