工程机械电气系统设计与故障分析

工程机械电气系统设计与故障分析

朱庆功

临沂华龙热电有限公司 山东 临沂 277700

摘要：在全球化趋势不断加剧的今天，我国开始主动地与其他国家和地区保持密切的沟通和联系，因此以机械电气系统为核心的运作机制实现了快速的发展，该系统以高新技术为切入点，积极地将不同的电气系统运作装置与运输工作环节相联系，从战略上保障可靠性设计。

关键词：工程机械；电气系统设计；故障

1电气系统的组成

从功能上划分电气系统主要由以下四个部分组成。第一，电源线路。在机械工程制造中最常见的就是单线制直流电气系统，其以电压为基础进行划分，可以分为12V和24V两种。其中电源总开关、发动机、起动机、蓄电池是直流电源的重要组成部分。第二，仪表。电压表、变矩器油温表、电压表以及冷却液温度表是在机械工程中常用的仪表，不同的仪表具有不同的用处，因此在使用过程中主要是根据不同的机械设备使用不同的仪表。其中，在机械工程中仪表的种类有很多，除了以上常见的仪表，还有车速表、转速表等应用到高端机械设备的仪表。第三，照明系统。照明系统在机械工程中主要有两个作用，一方面是照明作用，主要机械设备在夜间工作时照明系统进行照明；另一方面是警报作用。当机械设备出现故障时，照明系统会通过信号等进行警示。照明系统主要是由前组合灯、后组合灯、工作灯以及报警灯等部分组成，在电气系统中起着重要作用。第四，指示器。指示器主要起到提醒警示的作用，当工作人员操作成功或者操作失败时，指示器都会发出信号，指示器一般是与电压表等仪表组合在一起，保障工作人员的人身安全。

2工程机械电气系统的具体设计方法
　　2.1装载机相关原理图设计
　　在对装载机相关原理图的设计过程中，对于各个电器件会应用符号或图案的方式对其进行标注。例如关于线路的设计方法，一般会用数字或符号在线路的一边将相关的线路数据进行标注。之后对于整个原理图中的所有线路则运用接插件的方式进行重点标注，并按顺序排列，避免出现线路繁杂纷乱的情况。对线路进行号码标注的主要原因是为了便于区分，接插件的主要原因则是要将整体线束与各个电器件完美连接，依照其截面的具体情况进行科学选择。
　　2.2设计成本分析
　　对于工程机械电气系统设计来说，原理图的设计仅是第一步，要进行完整的设计还需要考虑工程机械电气系统的设计成本，不能盲目的设计，更不能超核算、高成本、不切实际的去设计，因此，工程机械电气系统设计应做好设计的成本分析。首先，对工程机械电气系统能实现的功能进行定位，再结合实际的经济情况和原理图设计的基础上对其设计成本进行分析，前提是要确保工程机械的质量达标、技术达标等，否则成本分析、原理图设计以及其他的设计环节也将成为空谈。工程机械电气系统设计成本分析，是确保工程机械的质量、性能等都达标的基础上，再对其成本进行合理的预算，工程机械以及电气系统性价比高对于企业的发展也有着很大的作用，能在设计中节省企业的大量成本。
　　2.3元器件选型
　　工程机械电气系统设计当中尤为关键的内容就是元器件的选择，以机械电气系统的总预算为基础，依据设计的原理图再刊元器件进行适当的选择。第一，要充分掌握电气系统设计的性能，并且考虑到元器件是否通用和兼容，再进行元器件的选择;第二，以工程机械电气系统设计的总预算为基础，选择高性价比的元器件;第三，选择符合使用标准的元器件，并对元器件进行测试，以保障工程机械电气系统设计更加安全，更加实用。
　　2.4线束的设计
　　任何工程机械电气系统中，都存在不同的线路，而且有很多线束的使用状态也各不相同，如，外包扎方式的、线路有颜色的等，这需要在工程机械电气系统设计中要明确的标识出来。线束的设计主要在设计图上显示出来，其中要将其详细信息明确的标注出来，例如，线束的型号、线束的颜色、线束是否需要保护套等，尤其是电气系统中的地线，在设计的过程中必须用黑色标注出来，这样才能将工程机械电气系统设计清晰性、条理性、明晰性充分的体现出来。

3工程机械电气常见故障和处理

3.1故障原因

一是电源未完全接通以产生相启动故障；二是工程机械超载；三是被牵引机械卡住；四是绕组式工程机械的转子电路是断开的；五是定子的第一端连接不良或断开或短路。

3.2检查电源线的方法

一是卸载后空载或半载启动；二是检查从动机械，故障排除；三是检查电刷接触器，滑环和起动电阻的连接；四是重新确定三相的末端，并检查三相绕组是否损坏或短路。

3.3工程机械难以启动

添加额定负载后，速度较低。可能的原因：一是电源电压低；二是角形连接与星形连接的连接不良；三是鼠笼式转子笼式杆端断开，处理垫松动或破损。

3.4工程机械超载或单相运行的处理方法

一是测量空载和负载电压；二是检查工程机械风扇，清洁通风管道，加强通风以降低环境温度；三是用钳形电流表检查各相电流，对症处理；四是减少工程机械正反转次数，或更换合适的工程机械进行频繁的正反转。五是检查后对症治疗。

3.5绝缘电阻低可能的原因

一是绕组潮湿或在工程机械上泄漏；二是绕组上有灰尘和油污；三是定子绕组绝缘老化。处理方法：一是加热并干燥定子和转子绕组；二是用汽油擦洗绕组末端并干燥；三是检查并恢复导线的绝缘或更换接线盒的绝缘线板；四是一般条件需要更换所有绕组。

3.6使工程机械外壳带电的可能原因

一是工程机械导线的绝缘或接线盒绝缘板老化；二是绕组的末端接触外壳；三是工程机械外壳未可靠接地。

处理方法：一是恢复工程机械导线的绝缘或更换接线盒的绝缘板；二是如果拆除端盖后接地现象消失，则可以在绕组端加绝缘后再安装端盖；三是压机接地要求工程机械外壳可靠接地。

3.7工程机械运行时产生异常声音的原因

一是定子绕组连接不正确，部分短路或接地，导致三相电流不平衡并产生噪音；二是轴承中有异物或严重缺乏润滑剂。

3.8解决方法

一是弄平工程机械底座，整平后固定；二是静态转子平衡或动态平衡；三是校正皮带轮或联轴器的平衡；四是调直旋转轴，对准皮带轮并定位车辆；五是纠正风扇的静态平衡。

4 PLC控制系统在机械中的应用前景
　　机械与PLC控制系统之间的紧密结合不仅符合时代发展的要求，同时还能够真正的实现机械电子系统运行质量和效率水平的提升，因此，PLC技术的应用范围和前景相对比较广泛。通过对起重机电气系统的分析和研究可以看出，PLC控制系统的在应用能够以起重机的输出点和输入点为切入点，通过执行命令的形式来加强对机械起重机的控制，保证解PLC系统能够发挥应有的作用，随着我国综合实力的不断提升，我国的科学技术水平有了较大的改观。
　　其次，PLC控制系统的内部结构和外部表现形式越来越完善，因此如果能够将该技术与现有的机械设计相结合，那么就能够促进起重机运行效率的提升，通过对目前机械设备的深入分析以及研究可以看出，该设备在运行时能够基本满足我国实际工作的现实需求，但是随着市场竞争力水平的不断提升，人们对控制系统的种类提出了较高的要求，传统且单一的内部控制系统形式已经与时代的发展存在许多的脱节，只有真正的将PLC系统融入现有的机械运行过程之中，才能够更好的发挥不同设备应有的作用。

结束语

总之，通过对机电设备系统通用设计方法的系统分析，可以看出电气系统常见故障的原因是多种多样的。结合电气系统的工作原理和特点，维修人员可以依据设备故障表现采取现场观察分析的方法和手段，对关键部位进行系统分析，并进行针对性的统计调查，以进一步提高维护修理和运作工作效率。

参考文献

[1]张岩，王正兰，徐成.工程装备电气系统常见故障及成因分析[J].内燃机与配件，2020（10）：179-181.

[2]王元.工程机械电气工程维护及管理措施分析[J].南方农机，2020（2）：194.