工程機械設備電氣控制系統故障分析及檢查排除

摘 要 工程機械設備在工程中占有重要地位，其電氣控制系統不僅可以有效提高整體工作的效率和質量、提高產品的自動化和智能化水平，而且可以促進安全作業、實現綠色持續發展，因此電氣控制系統故障分析、排查對工程機械設備在使用過程和優化設計中至關重要。本文對工程機械設備電氣系統故障進行了研究和分析，并重點以斗輪機為例給出了一些故障排除方法。

關鍵詞 工程機械 電氣控制系統 故障分析排除

中圖分類號：TU85 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）09-0019-02

一般工程機械設備作業環境較惡劣，運行時間較長，作業時會產生較大的噪音、振動和沖擊，因此，設備需要定期和不定期檢查和維護保養，避免故障及隱患。一旦發生故障，需要盡快排除，避免故障蔓延和造成重大安全隱患及經濟損失。同時，除了日常維護管理外，突發事件也必須盡快處理。

1 電氣控制系統故障的危害

如果電氣控制系統存在配線錯誤或短路等，則會引起嚴重故障。一般來說，當電氣控制系統發生短路故障時，電流會遠遠超過額定電流，甚至會達到數十倍的額定電流，導致電器和配電線路的起火。嚴重的情況下，也有可能對相關人員的生命安全造成危害。如果系統故障嚴重，系統內部設備大或小面積損壞可能導致設備出現癱瘓。由于交流異步電動機的運行速度較慢，定子的電流過于較大會對異步電動機內的繞組電路造成巨大的損壞，影響傳動系統的運行穩定性。如果自動電控控制系統的勵磁電流頻率過大，會直接產生較大的電磁沖擊波和電流，會嚴重損壞相關傳動機器的齒輪旋轉軸等零件[1]。

2 電氣控制系統常見的故障

2.1 線路接觸不良

在機械設備（如斗輪機、堆取料機、斗輪機類，液壓鐵水車、抱罐車等）使用過程中，線路接觸不良是常見的電氣故障。開關的連接位置和控制電路接觸不良等導致控制驅動系統的正常動作被強迫停止，接觸不良的形成原因主要是操作不當、作業環境惡劣或者電氣線路老化，內部電流流動受到嚴重阻礙，連接節點發生問題。這會對整個系統的穩定性和運行狀況產生一定負面影響。如果不及時處理導致線路接觸不良，將可能會對系統線路切斷、漏電、短路、設備和系統操作管理人員的安全生命造成極大威脅。

2.2 電氣過載

所謂過載，指負荷過大，超過了設備本身的額定負載，產生的現象是電流過大，用電設備發熱，線路長期過載會降低線路絕緣水平，甚至燒毀設備或線路。電氣設備過載的發生原因主要是指在電氣控制系統中電氣設備過多或并列電壓不穩定，增加通過系統的輸入電壓和輸出電流，產生巨大的電氣熱量，破壞了系統[2]。

2.3 短路故障

短路故障是指運行中一部分電路短路的現象。電源兩端直接串聯，過電流會直接通過電源，損壞整個系統電路中的元器件。這不僅可能會直接造成重大經濟損失，還可能會直接引起重大火災，威脅現場相關工作人員的人身安全。一般來說，引起控制系統短路的直接原因主要是由于系統設計、安裝不合理和使用不當，而直接導致系統內部絕緣驅動裝置發生損壞或導致系統內部裝置性能劣化。

3 機械設備電氣控制系統故障分析與處理

電氣控制系統故障特征分為兩部分，一部分是電氣控制系統本身的故障，另一部分是現場控制設備的故障。這兩部分故障存在于整個生產過程中，故障是生產中斷的總和。一方面，電氣控制系統控制的常見故障包括電源故障、常規電路故障、控制系統故障和通信故障。另一方面，現場控制設備的故障一般為觸點接觸不良故障，如斷路器、繼電器、各種開關、接觸器、接線盒、端子等。以下主要是對斗輪機電氣控制系統故障的詳細分析。

首先，斗輪機駕駛室觸摸屏上會出現當前報警信息、歷史報警信息和系統診斷代碼，依據各個診斷代碼的檢索說明和解決措施，可以快速識別故障、定位故障并分析具體故障原因。相關維修人員可以結合現場情況、系統信息和其他檢測工具綜合分析故障，并根據發現的故障原因進行維修，以便盡快排除相關故障。

其次，電氣控制系統的輸入輸出狀態可以反映一些故障信息，也可以作為故障分析的依據。電氣控制系統的輸入和輸出狀態一般可通過指示燈顯示。通過模塊指示燈的實際狀態，可以分析故障的相關信息和情況，確定是外部命令故障還是內部系統程序故障，或者內部部件損壞形成故障[3]。

最后，通過斗輪機上位機監控系統對故障進行診斷和分析。上位機監控系統可以實時動態全面監控電氣控制系統，通過監控發現并分析可能的故障原因，在此基礎上詳細檢查相應的電路，最終確定故障位置并排除故障。

4 電氣控制系統故障檢查

4.1 目視檢查方法

該方法不使用任何器具設備，不改變布線，僅根據故障的外部表現，通過視覺、聽覺等方式直接觀察，檢查和判斷的故障，電氣設備故障的檢查首先采用目視檢查法，目視檢查法可以采用非帶電觀察法和通電觀察法，發現故障后修理電氣零部件時，不僅更換損壞的零件，還要根據電路原理分析故障的真正原因和其他損傷部件，如果沒有發現，就不能去除真正的故障元件，設備啟動后更換的零件會損壞。

4.2 比較檢查法

該方法將測試數據與圖紙和運轉記錄的參數進行比較，判斷出故障。以斗輪機為例，斗輪機電路內的多個電氣設備零部件分別屬于同一電源控制型號功能或多個相同控制型號功能時，將共同沒有故障數據或異常運轉狀態記錄的一個電器，與同時處于良好動作狀態的同一控制型號的其他電器共同進行區別比較，共同進行控制斗輪機也可以通過其他類似控制部件或相同型號電源控制部件的異常動作狀態判斷是否故障。

4.3 電壓檢測方法

電壓檢測檢查方法不僅包括檢查電氣設備的各種開關電源啟動電壓，還包括檢查各級開關電子管、晶體管、集成電路的各種靜電位。以斗輪機為例，根據判斷斗輪機控制面板上的供電電壓方式，測量各點的輸出電壓正常值和輸出電流值，與所測正常值電壓相比，判斷斗輪機故障，發生故障時，首先需要測量各點電壓電流是否正常。即使現在有電壓故障的整個電路絕大部分已經確定了，也可能需要同時測量整個電路內各一個關鍵點的有源電壓信號是否正常。這對于準確發現斗輪機損壞的形成要素，分析系統故障的形成原因非常有用。斗輪機電路內的電流通常需要測量的是電阻兩端的交流電壓上升下降，并根據歐姆電壓定律等來進行電壓降測量。將電路測量正常值與測試電路工作電壓的兩個正常值之差進行相對比較，可以快速準確發現正在損壞的電路元件，從而準確找出斗輪機元件故障的主要原因。

4.4 電阻測量方法

在許多應用情況下，故障事件發生后，機器不能及時持續通電，即不能及時測量到電流、電壓波形，但是電阻值測量方法非常適合。對于相關部件的電路損壞、劣化、短路、切斷、連接線路或接地不良等近似故障，電流、電壓波形測量只能直接確定近似部分，但直流電阻法的測量方法最終準確找出這些故障點。在電阻測量過程中，應注意并聯電路的影響。也就是說，測量單一電阻時，如果仍然存在并聯電阻，請切斷，測量大電阻時，不要把手握在探頭的露出部分。為了防止破壞設備器件，用串聯的電流計或未放電的電容器測量電路電阻時，請特別注意安全測量。

5 電氣控制系統故障排除

5.1 使用自主系統維修排除

斗輪機線路和電氣零部件主要包含在線路電氣設備的基本內容中。如果斗輪機停機修理的話，損失很大，所以利用計算機自動化管理系統完全可以直接代替人工，進行實時生產檢查和進行生產過程調整。電腦移動終端還能實時顯示斗輪機的實時運行電氣參數，并傳遞到檢查修理部門。然后，通過數據分析，實現了對斗輪機電氣控制系統故障的有效及時修理，以更好地維持電控系統[4]。

5.2 程序化故障排除

通過使用計算機系統和一些傳統的電子故障原因排除檢測方法，很難有效地準確檢測某些電子元件的潛在故障。因此，需要我們采用快速排除工作過程產生故障的多種可能來快速排除故障。首先，維保人員需要檢查斗輪機電氣系統的各個主部分電路，根據控制系統數據，觀察并仔細分析斗輪機的正常運行工作狀態和日常維護工作記錄，消除電路系統故障后，再結合斗輪機電路設計圖仔細檢查一下控制電路系統的保險絲和主電路其他電氣相關零部件。檢查所有傳動設備和電氣控制部件的功能完整性，最后集中精力檢查斗輪機電氣控制傳動系統可能存在的主要故障。如果沒有發現任何故障的話，必須進行登記，排除故障，再進入下一步。

5.3 邏輯分析法故障排除

電控相關電路中各設備控制環節的基本管理程序與相關設備的操作關系，往往是電路邏輯分析的重要理論依據，并結合電路故障的所在具體情況進行邏輯分析判斷，從而立即準確找到電路故障的所在位置，簡化電路現有的復雜問題也有助于有效率地避免電路維修管理人員的盲目重復檢查，提高檢查效率。另外，要正確使用這種控制方法，必須首先熟悉各種電氣控制器的電路。如果只是想完全保證這次檢查的結果準確性，就應該仔細檢查電子控制電路設計中的所有重要部件，找出故障點。這個方法因為時間長，所以經常被用于復雜的系統維護和機械設備電氣控制系統故障的維修中[5]。

參考文獻：

[1] 陳苗.工程機械設備電氣控制系統故障分析及檢查排除分析[J].工程技術（文摘版），2018，11（04）：157，163.

[2] 張洪立.工程機械電氣控制系統故障研究[J].市場周刊（理論版），2020（94）：181.

[3] 婁國臣，于旺.工程機械電氣控制系統故障研究[J].市場周刊（理論版），2020（95）：169.

[4] 李志鵬.斗輪堆取料機全自動功能的PLC設計[J].工業A，2017（03）：31.

[5] 毛興奎，李中源.工程機械電氣控制系統故障研究[J].機電信息，2020（14）：68-69.