機械電氣設備自動化調(diào)試技術探討

魏治國

（中材建設有限公司，北京 大興 100176）

引言

現(xiàn)代化的機械電氣設備中應用了大量的芯片技術、集成電路控制技術以及其他先進而精密的技術措施，這種新技術的應用極大地促進了機械電氣設備的自動化水平，同時也對設備的安裝、檢修和調(diào)試等工作帶來更大的挑戰(zhàn)。將自動化調(diào)試技術應用于機械電氣設備的運維中，可大幅度提升調(diào)試效率、減少人工作業(yè)量、提升調(diào)試精度以及控制調(diào)試成本，對相關技術展開研究將會產(chǎn)生積極廣泛的指導意義。

一、自動化調(diào)試的應用價值

傳統(tǒng)的機械電氣設備調(diào)試要在其完全停止運行的情況下來實施，技術人員要通過各種測量設備對機械電氣設備的主要控制參數(shù)、安裝參數(shù)等實施有效的測控，在確保無誤的情況通電試運行，進一步觀察設備安裝和調(diào)試的效果。但是這種調(diào)試方法在當前的技術背景下已經(jīng)顯露出不少問題，其一是技術的發(fā)展導致很多機械電氣設備中應用了大量的芯片、集成電路技術、信息化測控技術，精密化程度、復雜程度等都大幅度提升，如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的人工調(diào)試模式，將難以有效地發(fā)現(xiàn)很多微觀層面的技術故障。其二，機械電氣設備自動化水平的提升還進一步增加了設備調(diào)試的內(nèi)容和工作量，傳統(tǒng)的調(diào)試方式還存在效率低下、全面性不足以及精度低下的問題[1]。

現(xiàn)代化的機械設備和電氣設備由于使用了大量的自動化技術和先進的智能傳感器，其本身就具備一定的狀態(tài)自動化監(jiān)測和故障信息診斷功能，將自動化調(diào)試方法引入到機械電氣設備的調(diào)試中能夠有效地提升工作效率、提高調(diào)試精度以及減少人的工作量，并且這種調(diào)試方法還可通過已經(jīng)編制好的調(diào)試程序逐項檢查系統(tǒng)中的待調(diào)試內(nèi)容，不會出現(xiàn)漏項的問題。由于采用了自動化調(diào)試的方法，甚至在設備運行過程中也能開展相關的調(diào)試工作。技術人員可直接在計算機屏幕上觀察到設備調(diào)試過程中的各種信息，并且程序中還設置有人工干預的方式。

二、自動化調(diào)試的設計原則

第一，實用性。機械電氣設備的類型多樣，每一種設備都具有其功能、運行方式以及工作環(huán)境上的特殊性，性能評價指標也各有差異，因而在設計機械電氣設備的自動調(diào)試方法時應該根據(jù)其自身的特點形成具有良好實用性的調(diào)試程序。并且雖然機械電氣設備本身具有差異性，但是同類型的機械控制功能和電氣控制功能也具有一定的相似性，自動化調(diào)試技術要具有良好的適應性和通用性，盡可能提煉出同類設備的共同點，使同一套調(diào)試技術和設備具備調(diào)試不同機械電氣設備的能力。否則，如果每一個廠家生產(chǎn)的設備都要專門研發(fā)具有針對性的自動化調(diào)試系統(tǒng)，整體的運營成本就會大幅度上升。這一工作應該加強頂層設計、制定機械電氣自動化設備設計和生產(chǎn)行業(yè)標準，為其自動化調(diào)試技術的開發(fā)提供統(tǒng)一的應用基礎，進而提高相關調(diào)試技術的實用性和市場適應性[2]。

第二，先進性?，F(xiàn)代化的機械和電氣設備中融入了很多先進的技術手段，尤其是智能控制芯片的應用，將設備的自動化水平提升到新的高度。與之相配套的調(diào)試技術也從傳統(tǒng)的物理層面、宏觀層面進入到精細化程度更高的微觀層面、電子層面。當前使用廣泛的自動化監(jiān)控技術、自動化編程技術等都能在機械電氣設備的自動化檢測中發(fā)揮出重要的功能。

三、自動化調(diào)試技術

（一）自動化調(diào)試的主要技術功能。

自動化調(diào)試的基本前提是調(diào)試系統(tǒng)能夠有效地識別機械電氣設備當前的運行狀態(tài)，并且及時發(fā)現(xiàn)其在運行過程中存在的故障因素，因為這些基礎信息是自動化調(diào)試系統(tǒng)開展設備調(diào)試的主要依據(jù)。鑒于此，自動化調(diào)試技術應該具備運行機械電氣設備自動化監(jiān)控系統(tǒng)的能力。通過監(jiān)控系統(tǒng)的運行來掌握設備當前所處的運行狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)其潛在的故障因素，然后由監(jiān)控相同將相應的報警信息傳遞給自動化調(diào)試系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在4 個方面。第一，監(jiān)控環(huán)境條件。機械電氣設備的運行環(huán)境會對設備的狀態(tài)產(chǎn)生非常大的影響，很多故障因素也是由環(huán)境條件造成的，因此，自動化調(diào)試系統(tǒng)中的監(jiān)控功能應該具備實時掌握設備運行環(huán)境參數(shù)的基本能力，最為關鍵的是環(huán)境溫度、粉塵、濕度以及滲漏水等情況。第二，終端顯示的功能。機械電氣自動化設備在運行過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)一般都會直接存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，尤其是當其具備自動監(jiān)控的能力時，無論是正常的運行數(shù)據(jù)，還是故障數(shù)據(jù)，都會記錄到數(shù)據(jù)庫中。因此，自動化調(diào)試技術還應該具備將數(shù)據(jù)庫信息直接顯示在設備調(diào)試終端上的能力，通常這些終端設備是計算機。非常典型的例子是汽車在出現(xiàn)故障時可借助電腦直接展示車載電氣和機械設備的故障信息。第三，視頻監(jiān)控信息的實時顯示。在自動化調(diào)試技術中還要借助遠程的視頻監(jiān)控功能對設備上的某些運行參數(shù)實現(xiàn)實時的監(jiān)控，并且這些數(shù)據(jù)要實時地展示在遠程的電腦終端上，便于管理人員在遠程對這些系統(tǒng)實時有效的監(jiān)控，進而為自動化調(diào)試的過程控制以及最終結(jié)果提供必要的參考。第四，利用計算算法來提高自動化調(diào)試診斷的精確性和科學性。自動化調(diào)試在現(xiàn)階段還不能完全做到無人化調(diào)試，只不過人的參與度已經(jīng)大幅度降低，但是系統(tǒng)還是應該具備人為參干預的功能。因而自動化調(diào)試系統(tǒng)應該具備初步的信息處理能力，將其整理成管理人員可識別的形態(tài)，方便管理人員對調(diào)試過程做出正確的判斷[3]。

（二）自動化調(diào)試的控制模式

第一，控制模式的構(gòu)成。自動化調(diào)試系統(tǒng)控制模式的構(gòu)成是依據(jù)機械電氣自動化設備在運行過程中可能出現(xiàn)的故障因素和各種性能指標來構(gòu)建的。例如，機械電氣設備在安裝時要對其水平度、垂直度、振動情況、電流大小、電壓大小等實施有效地控制，而這些基本參數(shù)將會為自動化調(diào)試提供重要的參考，在整個控制模式中具有很大的監(jiān)控價值。調(diào)試的目的是確保機械電氣設備的安裝效果和運行效果，設備安裝分為多個環(huán)節(jié)，一方面是物理固定，如支座、螺栓的固定。另一方面則是錢弱電系統(tǒng)、電子電路系統(tǒng)的安裝和調(diào)試。每一環(huán)節(jié)的功能各不相同，這就要求自動化調(diào)試系統(tǒng)能夠根據(jù)針對各個環(huán)節(jié)掌握調(diào)試的關鍵點，并且設備調(diào)試還與其自身的功能具有非常緊密地聯(lián)系，例如，電機設備的調(diào)試要關注轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)速、電壓以及電流等參數(shù)，所以，在制定調(diào)試模式時也要考慮到具體調(diào)試功能方面的需求[4]。

第二，差動保護試驗。機械電氣設備本身也是電氣回路上的一個組成部分，因而可將其看作電路上的一個節(jié)點。而差動保護試驗就是建立在這一假設的基礎上。其具體的原理是機械電氣設備在正常工作的情況下電流流入端和電流流出端的電流大小是一致的，當其存在故障時這兩邊的電流大小就會出現(xiàn)變化，差動電流就是衡量電氣設備進線端和出線端電流差值的參數(shù)。差動保護試驗能夠在非常短的時間內(nèi)判斷電氣設備中的某些元器件或者回路中是否存在故障因素，因而這是一種非常有效的快速定位故障的控制模式。

（三）自動化調(diào)試的保障性措施

第一，形成規(guī)范化的調(diào)試和移交程序。自動化機械和電氣設備調(diào)試工作一般由專業(yè)化的公司來完成，因而設備的調(diào)試工作必須遵循一整套嚴格的流程。相關單位應該利用書面文件將調(diào)試內(nèi)容列舉在表格中，調(diào)試過程中將每一項的調(diào)試結(jié)果記錄在表格內(nèi)，最終由調(diào)試人員簽字確認。等到調(diào)試過程全部結(jié)束之后，將這些資料移交給委托單位。另外，在開展調(diào)試的過程中必須加強對機械電氣自動化設備的保護，如果調(diào)試人員操作不當，也可能損壞相關設備，在這種情況下一定要分清楚管理責任。最后，機械電氣自動化設備正在調(diào)試的過程中可能會遇到高壓線路、380V 的低壓線路或者220V 的低壓線路，調(diào)試人員在開展自動化調(diào)試管理的過程中也具有一定的觸電風險[5]。因此，在開展此類工作時也要做好防觸電方面的管理，尤其要加強高壓電氣設備的安全調(diào)試工作。

第二，形成運維管理規(guī)范。在日常管理中要為機械電氣設備制定出完善的運維規(guī)范，有些設備的故障因素可能比較復雜，并非表面的簡單處理就能解決問題，尤其電子元器件的故障。建立規(guī)范的運維管理措施對記錄故障信息、分析故障類型、形成故障數(shù)據(jù)具有非常重要的作用。而這些信息對設備自動化調(diào)試提供了依據(jù)。

四、注意事項

（一）監(jiān)控過程動態(tài)化

企業(yè)的生產(chǎn)過程對機械電氣設備的長效穩(wěn)定運行具有很高的依賴性，自動化調(diào)試系統(tǒng)應該具備長效的動態(tài)化監(jiān)控能力，因為這些設備運行狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)是其開展自動化調(diào)試的基本依據(jù)。在整個機械電氣自動化設備中，有些模塊發(fā)生故障的頻率比較高，還有些模塊則比較穩(wěn)定，在長期的動態(tài)化監(jiān)控中要突出重點，將故障頻發(fā)的部位以及故障率較高的環(huán)境作為系統(tǒng)自動化監(jiān)控的重點對象[6]。一方面是從機械電氣設備自身的結(jié)構(gòu)部件和運行模塊來分析常見的故障因素。另一方面則是關注那些容易引起設備故障的環(huán)境因素，機械電氣設備在運行的過程中容易產(chǎn)生較多的熱量，如果其安裝位置的散熱性比較差，則很容易形成熱量積聚，進而引發(fā)更加嚴重的問題。另外，管理人員主要通過計算機等終端設備來獲取機械電氣設備的運行狀態(tài)參數(shù)，那么數(shù)據(jù)的展示就應該考慮到時效性的問題，在動態(tài)化監(jiān)控中要對終端設備上顯示的數(shù)據(jù)實行高頻率的更新，例如，每隔30S 甚至更短的時間就更新一次相關數(shù)據(jù)。

（二）數(shù)據(jù)交流和共享

機械電氣設備的自動化調(diào)試中會自動記錄下設備運行信息、故障信息、調(diào)試分析數(shù)據(jù)以及故障處理數(shù)據(jù)等，而這些信息對設備的日常維護和管理具有良好的實踐指導作用，因而在日常管理中要將這些數(shù)據(jù)從自動化調(diào)試系統(tǒng)中提取出來，然后對照機械電氣設備本身的結(jié)構(gòu)特點和功能特點，分析這些故障形成的原因，同時也能針對這些調(diào)試信息，進一步理解自動化調(diào)試系統(tǒng)的工作原理和實現(xiàn)方法。通常情況下，自動化調(diào)試系統(tǒng)會以故障碼或者故障警示圖標的方式將設備故障因素顯示在電腦屏幕上，企業(yè)的管理人員應該對這些故障信息所代表的含義及其正確的處理方法形成充分的掌握，并且自動化調(diào)試人員、故障檢修人員以及生產(chǎn)技術人員等要對這些信息形成廣泛的交流和共享，以此來促進各類管理人員對設備的掌握程度，并且在其出現(xiàn)故障的情況下能以最快的速度處理掉相關問題。

五、結(jié)束語

在建立機械電氣設備的自動化調(diào)試系統(tǒng)時一定要明確設備調(diào)試的目標、掌握影響設備運行的常見環(huán)境因素以及設備自身的故障因素。自動化調(diào)試系統(tǒng)要從環(huán)境信息、設備運行狀態(tài)參數(shù)、故障信息等方面實現(xiàn)動態(tài)化的監(jiān)控，并且根據(jù)預先設定的程序自動開展調(diào)試和檢修，必要時可由人工模式干預調(diào)試檢修過程。