電氣工程技術及機床電氣安全設計分析

李家齊

（希斯機床（沈陽）有限責任公司 遼寧 沈陽 110142）

1 引言

電氣工程技術是現代社會發展中的重要組成部分[1]。實體經濟在國民生產總值中占有大部分份額，它的發展受到了越來越多來自政府及科技工作者的重視。工業現代化的推進離不開電氣工程技術的發展，其發展水平的高低直接影響著我國工業信息化、智能化進程。任何技術都無法保證，在獨立存在的情況下充分發揮其作用。同時，電氣工程技術發展過程中存在的問題，也得到了越來越多來自工程技術人員的關注。其中安全問題關乎生產過程是否能夠平穩運行，操作人員的生命安全是否能夠得到保障。因此，電氣工程技術在特定領域內的安全設計問題至關重要。本文以機床生產為背景，在深入分析了現代電氣工程技術的發展趨勢，影響因素及安全問題的基礎上，給出了電氣工程技術在機床電氣安全設計中的應用過程，有利于電氣工程技術的進一步發展及指導安全生產。

2 現代電氣工程技術的發展趨勢

現代電氣工程技術在工業生產中發揮著不可替代的作用，完成了從原始的手工操作到機器操作的批量化生產。利用電氣化的生產設備，設計自動化的生產流程，不僅大大提高了生產力，推動了社會經濟發展，而且降低了時間成本，節約了自然資源，為創造更多的經濟價值提供了前提和保障。

3 現代電氣工程技術的影響因素及安全問題

現代電氣工程技術的發展主要有下面幾個影響因素：

3.1 交叉相關學科發展的影響。電氣工程技術在應用過程中并不是單獨存在的，它需要與其他技術配合完成相應功能。這勢必會受到其它交叉學科的影響，主要包括電子信息技術、計算機技術、機械制造技術及通訊技術等等。這些技術在科技人員的努力下，不斷更新和完善，它們對現代電氣工程技術的發展起到了重要的推動作用。

3.2 社會的發展對電氣工程技術提出了新的要求。隨著我國工業化進程的推進，企業對生產的自動化水平的要求越來越高。自動化、信息化、智能化的發展趨勢，為現代電氣工程技術的發展指明了方向。

工業生產的日益復雜對安全生產也提出了更高要求。安全事故不僅嚴重降低產能，減少經濟收益，更重要的是，會對操作人員產生巨大的人身威脅。以化工生產為例，很多化學物質會對人體健康產生嚴重影響，若發生重大的安全事故，其后果是不堪設想的。因此，安全生產問題至關重要，電氣安全設計為安全生產提供了有力保證。下面以機床生產為背景，闡述機床電氣安全設計問題。

4 機床電氣安全設計

機床的電氣設計需要符合國家的有關標準。如：國標GB 5226.1—2008/IEC 60204-1:2005《機械電氣安全 機械電氣設備 第一部分：通用技術條件》。其中分析了危險情況的起因[2]：電氣設備失效或故障，從而導致電擊或電火的發生；控制電路（或者與其有關的元器件）失效或故障，從而導致機械誤動作；電源的騷擾或中斷，以及動力電路失效或故障造成的機械誤動作；由于滑動或滾動接觸的電路連續性損失，所引起的安全功能失效；由電氣設備外部或內部產生的電騷擾（如電磁、靜電），從而導致機械誤動作；由存儲的能量（電氣或機械的）釋放，從而導致會引起傷害的非預期動作；噪聲達到危害人員健康的程度；會引起傷害的外表溫度。

需要針對上面的危險情況制定相應的安全措施。包括設計階段的安全準則和要求用戶自行配置的綜合設施。在設計和研制機床的過程中，應首先對可能存在的機械及電氣設備的危險和風險進行提前判斷。若在設計階段無法消除或降低預判的危險和風險，應該提供降低危險和風險的安全防護及設計警示方案。對用戶需要注意的安全事項予以充分地聲明，對于可能出現的一些安全問題，給予適當的指導。

機床電氣安全設計主要涉及以下幾個方面：

4.1 急停開關

急停開關應放在操作人員最容易操作的位置及其它可能需要引發急停的位置；機床操作平臺上的急停開關需要統一采用Φ22規格紅色蘑菇頭式按鈕開關，按鈕底部安裝Φ60黃圈；若有多個相同功能的急停開關，需要使用串聯的方式連接；在設計急停開關信號時，除了將其編入PLC程序，還要使其在硬件電路上可直接作用于伺服系統，使其斷開，同時不能引起自由停車。

4.2 防護門安全開關

為保證機床操作人員的安全，電氣設計上必須有防護門安全開關信號。

4.3 機床總開關脫扣電路

脫扣電路設計的目的是在機床正常工作時，電箱可正常通電工作。當電箱門打開時，脫扣線圈回路閉合，總空氣開關斷開，用來保證人員的安全。因此，機床總空氣開關應配置分勵脫口裝置，并在電箱上安裝電箱門狀態開關，將開關串入脫扣電路。通過開關狀態的切換，控制總空氣開關。電箱上應當貼有安全警示標牌。對于電箱開門帶電診斷的操作，電箱門上應當有安全說明標牌。

4.4 機床總開關操作手柄

機床總空氣開關必須安裝旋轉操作手柄；旋轉操作手柄上提供能夠用掛鎖鎖住的機構，鎖住后，能夠防止操作旋轉手柄使空氣開關閉合；在操作說明書的安全須知中，必須作如下說明：在打開電箱進行電氣維修時，必須用掛鎖將旋轉操作手柄鎖住，以免其他人員誤操作發生危險。

4.5 接地銅導線的最小截面積

機床接地銅導線的最小截面積根據設備供電相線的截面積來選取，其規則為：當截面積小于等于16mm2時，則最小截面積等于截面積；當截面積大于16mm2小于等于35mm2時，則最小截面積等于16mm2；當截面積大于35mm2，則最小截面積等于截面積的一半。

4.6 接地方式

機床采用共地接地方式，為此相關要求如下：

出廠技術文件必須要求用戶提供良好的接地；交流變壓器輸出的0線和24V直流電源輸出的0V線，在接線端子排上集中后，分別用白色導線與接地端子排連接，需要時可以將白色導線斷開以實現浮地接地方式；電氣柜內所有接地線必須與接地端子排直接連接，不準用串聯方式接地；用戶的地線直接連接到接地端子排上，不可以用普通接線端子排轉接。

4.7 電箱照明電路

電箱照明電源由用戶引入AC220V電源，當機床總開關斷開時，不會斷開此電源；電箱照明燈前端必須有匹配的，用于保護的微型斷路器及電源接線端子；微型斷路器及接線端子處要設置經久耐用的永久性警告標牌；電箱照明電路必須與其他電路隔離；電箱照明電路必須采用橙色導線連接。

5 結論

隨著社會科技的發展及工業自動化、信息化水平的提高，電氣工程技術發揮著越來越重要的作用。本文主要論述了電氣工程技術的發展趨勢及影響因素。對電氣工程技術在特定領域內的安全設計問題給予了關注。以機床生產為背景，給出了電氣工程技術在機床電氣安全設計中的應用過程，有利于電氣工程技術的進一步發展及指導安全生產。隨著電氣工程技術的迅猛發展，企業和部門應抓住新時代的機遇，強化科技隊伍專業技能培訓，引進和吸收新的技術，實現技術更新和產業升級。

[1]黃民德，季中，郭福雁.建筑電氣工程施工技術[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]機械安全機械電氣設備第1部分;通用技術條件[S].中國標準出版社，2003-5-1.