工程機械電氣系統設計與故障分析

周國俊

摘 ?要：本文通過闡述工程機械電氣設備中常見的開關故障、元件燒毀、回路線纜、報警燈以及環境影響方面所出現的問題。進一步研究工程機械電氣系統在設計時應注意的要點，并從原理及成本、PLC技術的應用、電源器件以及線束設計、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設計提供參考。

關鍵詞：工程;機械;電氣;系統設計

前言：工程機械是裝備工業的重要組成部分，影響我國的國防建設工程、交通運輸建設以及能源工業建設和生產等等，而電氣系統相當于工程機械的神經元。隨著，此行業的不斷發展，相關產品品種也日益增多，為保證工程機械的日常運營效率以及設備工作穩定性，應對其故障原因和設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開關方面故障

電氣系統的常見故障主要是出在電氣設備的一些部件中，像機械電氣的開關是主要的運營零件，如果開關發生問題則將會對整體電氣系統產生影響。開關發生故障主要可能是由兩方面原因造成，一是由于開關在長時間頻繁點觸造成接觸不良，二是由于電流不穩定對開關零件造成了影響，導致發熱嚴重，使整個開關觸點被燒毀，設備短路，從而造成電氣系統以及設備無法運行。針對此類問題首先相關操作人員應按照標準操作流程進行，一旦發現開關接觸不良或有發熱現象時應及時檢查電路和電流變化，更換相關部件，以免在設備在運營時發生事故。

1.2元件燒毀故障

在工程機械電氣系統運營時，有很多時候無法正常運營和發生故障都有可能是元件燒毀所導致，其主要原因有兩種，一是由于人為因素導致，二是由于天氣原因所導致[1]。其人為因素主要是由于操作人員對機械的電氣設備操作流程不夠熟悉，沒有按照正確的操作步驟執行所導致設備處于長期高負荷狀態下工作，最終出現了元件燒毀現象。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。針對此類問題應有具體標準的操作流程規定，加強工作人員的業務培訓，做好室外工程機械惡劣天氣的保護措施，避免相關元件被燒毀。

1.3回路線纜故障

回路線纜主要出現在高壓機中，其會在產生電流之后，在較短時間內就達到較高的數量，這樣就會造成了電氣系統以及設備出現較大的問題。還有可能是因為電纜內部出現了問題，其銅芯絕緣層遭到了破壞進一步導致了電氣系統和設備的故障。針對此類情況工作人員應及時檢查相關線路或電源線，可以通過PLC技術和集成系統相結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中充電式報警燈故障，將會對機械以及系統帶來較大的影響，由于無法報警，就無法及時提示系統的故障，使工作人員立即修復，從而造成問題的進一步擴大。出現這類原因主要是因為，發電機無法正常發電，保險絲由于長時間保持在高溫狀態進一步導致了熔斷，導線的線束短路以及儀表器故障對其產生了影響。針對此類狀況應先檢查發電機是否有問題，重新啟動發電機，將發電機維持在中速運行，然后測量電壓是否穩定，如果沒有電壓輸出，或者輸出電壓較低時則表明發電機故障。然后對充電報警的整體電阻進行測量如果發現短路或者接觸不良等問題，應及時采取補救措施。

1.5環境因素影響

導致電氣系統故障還有一個重要的原因是環境因素所造成，主要影響有兩個方面，一是溫度問題，二是濕度問題。由于電氣設備在運行過程中自身就會將一部分的能量轉化成熱能，所以如果在周圍環境溫度較高時，勢必將會對其造成較大的影響。環境中的濕度較大，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象。針對此類問題，應在設計時做好相關保護措施，避免由于外界因素對于機械和系統所造成的傷害。

2工程機械電氣系統設計要點

2.1原理及成本分析

任何設計都離不開前期的規劃以及成本的分析，對于工程機械電氣系統而言，原理圖的設計是其工作中的關鍵步驟之一，它有區別于其他設計圖紙，其中包括了電器件以及標志的設計，主要是為了解釋定位及工藝機械的功能。在進行電氣系統設計時，應遵循國家相關標準，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。在設計中也應對復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。設計時也應控制好其成本，在做整體的規劃預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備工作的具體環境及情況，相關配件在保證整體質量的同時，也應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技術在集成控制系統中的應用

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

2.3PLC技術在故障排查中的應用

在工程機械設計中加入PCL技術，在故障排查中也具有一定的優越性。PCL技術能夠與其他電氣控制系統相結合，應用范圍較廣，抗干擾能力也比傳統的機械電氣設備要強，這也就進一步保證了故障的發生率較小。并且它可以實時監控電氣控制裝置的運行狀態，通過遠程技術，將相關的信息發給工作人員，工作人員將依靠PCL技術所發出的提示，進行設備的運維工作，在進行維保工作時，不再用逐一排查故障的位置，通過PCL技術能夠在短時間內精準定位故障發生處，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定性。

2.4電源器件以及線束設計

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品是否符合國家規定及標準，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生影響，還要選擇適合機械以及周圍環境的電器件。在進行線束設計時，要考慮到其結構的合理性，要在設計中標明其標識，并要在設計中詳細說明其線束的設計以及檢查相關線路，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設計中也要考慮到機械設備的整體結構，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使用的重要因素，很多機械設備都需要在室外進行作業，所以在進行設計時要充分考慮到外界因素的影響，做好相關電氣設備的電纜、降溫以及防水保護工作。可以對線槽進行密封，不讓雨水等進入到電氣系統當中，尤其是在南方部分雨水酸性較大，很容易對工程電氣系統造成腐蝕，所有的電控箱也要配有相應的密封裝置，北方則要注意雨雪天氣對電氣系統的整體影響。

結語：綜上所述，工程機械電氣系統離不開電氣設備以及電子系統的正常運行和使用，面對工程機械行業的發展應在設計中引入高科技現代化技術，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計，能為我國工程機械行業發展起到推動作用。

參考文獻：

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

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

[3] 馬偉偉. 工程機械電氣系統設計與故障分析[J]. 現代工業經濟和信息化，2021，11（6）：189-190，194. .