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

赵营会

身份证号码：371522198912237825

摘要：传统工程机械电气系统故障检测方法过于依赖人工经验，可靠度较低。当前，在设计工程机械电气控制系统之前，要先考虑和分析电气控制系统在设计过程中可能会出现的问题，提前做好有针对性的预防措施。电气控制系统在正常工作中，如果出现问题和故障，必须及时排除故障并进行维修，从而保证系统设备能够安全正常运行，尽可能保证电气控制系统的稳定性和安全性。随着电气控制系统应用范围的不断扩大，电气控制系统必然会具有良好的发展前景，所以要不断完善电气控制系统的各项功能，不断提高电气控制系统在设备运行中的稳定性和安全性，从而保证设备正常高效的运行。

关键词：工程机械;电气系统;设计;故障

引言

电气控制系统主要设计了工程机械自身所需的动力控制、逻辑控制、监测监控、通信、照明、激光陀螺导向等子系统，同时也考虑了工程机械与后配套系统内相关工艺设备的闭锁关系，以及断前电源等逻辑功能。

1工程机械电气系统故障

首先是电路接触不良。线路接触不良也是引起电气控制系统故障的最常见因素，并且出现故障的频率也比较高。线路电路接触不良，就会引起线路发生断路的情况，导致控制系统接收不到信号指令，就会造成电气设备不能正常工作的结果。经常发生电路接触不良的部位是开关和电源，以及连接不合理的电路线路，这些都可以导致电路接触不良。导致电路接触不良的主要因素是电气设备中互相接触的机构长期在空气中暴露，氧化现象比较严重，并且没有及时清理，很容易出现短路、断路以及触电等危险情况，从而会使电气控制系统的安全性能降低，缩短电气设备的使用寿命。电路线路不合理的连接，设备零部件的松动，同样会引起故障的发生，但是通常不会给电气控制系统带来影响，相关工作人员可以通过检修排除故障，恢复电气控制系统的正常运行。其次是数显仪表数据无显示或显示不准确。数显仪表一旦出现故障，用户将难以控制整个系统，对生产运作造成损失。PLC数显仪表故障主要分为数据无显示或显示不准确两种类型。如果仪表无数据显示，那么电气系统将处于暂停状态，电气设备也处于停止作业的状态。如果输出的信息在接收过程中不能有效地将指令传达给各个电气设备，那么即使电气设备能够正常运作，也无法按照用户设置的指令运作，从而造成损失。

2工程机械电气系统设计与故障诊断

2.1采用绝缘监察装置查找故障

以工程机械中的变电站为例进行分析，直流母线，一般来说分为两段，每一段的母线上，全部都装有必要的绝缘监察杂混告知。一般来说，变电站的主要变电站放在直流母线上，同样也装有直流系统的绝缘监测装置，并且这种装置还是一种在线的装置。变电站的直流系统在正常、稳定运行的时候，装置中的数字会显示母线的具体电压，以及监测直流系统正母线、负母线的实际绝缘状况，一旦当直流系统发生接地现象时，这些绝缘在线监测装置会直接自动的启动报警系统，当这一系统启动之后，随后便会产生低频信号，由直流系统的正直流母线、负直流母线平衡、均匀的注入直流系统内，再通过安装在每一支线路上的接收传感器这一种低频交流信号，直流系统的CPU可以对内部的各条线路，可以利用采集信号电流，进行必要的具体分析，以此来更加精确的判断出直流接地线路信号，以及接地的具体电阻值参数，尽可能的早日完成自动选择接地线路的实际功能。变电站辅助内部各个厂房的直流在线监察装置，主要是利用传统的电桥原理形成的，在直流系统正常运行的时候，直流的正母线、负母线对接地绝缘电阻，相对来说是极为平衡的，一旦发生接地现象时，电桥的平衡会造成一定程度的破坏，接地继电器会流过较大额度的电流，当线圈的电流直接大于整定电流值时，继电器会出现动作，会发出一定的响声，或者是发出光亮，作为报警信号。

2.2电气控制系统故障的维修技巧

①短路维修相关技巧。线路短路一般具有瞬发性特点，在日常维修中首先要检查的是短路保护设备是否发生故障。一旦出现线路短路的状况，必须及时将电源切断，重点对设备的熔断器和低压断路器进行检修，这两个设备是预防线路短路的保护装置，在电气设备工作运行中，频繁启动电机和电机不断反转造成电流通常会加大转矩，造成电机转速不断加快，从而使电气设备发生损坏。还要注意在对电气控制系统维修时，要检查过流继电器工作状态。②运用解析模型来诊断故障。解析模型是依据电气控制系统相关数学理论知识与系统具体实际运行情况来创建的，随着科学技术的不断进步与发展，解析模型也在不断完善，也越来越合理准确。全面系统对解析模型进行分析，可以综合判断电气控制系统故障发生部位和原因，同时依据故障诊断结果，可以及时有效采取解决措施，在一定程度上能够提高电气控制系统的稳定性、可靠性及安全性。在运用解析模型进行故障诊断时，应充分了解分析电气控制系统模型的构建条件，有针对性构建电气控制系统模型，并同时采用先进的现代化科学技术和方法，全面检测电气控制系统故障及安全隐患，从而提高在未知故障检测和诊断方面的敏感度。

2.3软件设计

电气控制系统软件设计基于CodeSys3.5软件平台，采用结构化ST语言编程实现。根据电气控制系统功能，将软件系统进行模块划分，分别编程完成模块功能，采用接口函数方式实现模块间的数据交互和调用。设计的软件系统主要分为延时、初始化、掉电存储、通信、系统状态管理、电动机管理、状态判断7个模块，其中通信模块又分为电流变送器通信、显示器通信、操作箱电动机控制通信、遥控器控制、PWM控制以及显示箱通信6个子模块。在检查工程机械电气控制系统内部、外部电气元器件接线正确的情况下，系统上电，上电后系统延时5s开始执行初始化程序，如程序中用到的变量、内存地址、定时器的初始化；初始化完成后，同时启动3个Task，同时执行调度存储子程序、通信子程序以及系统状态管理子程序，以保证系统响应的实时性和准确性；掉电存储子程序用于存储、保持当前电气控制系统设置，如工程机械累计运行时间、未解决故障提示信息等；系统状态管理子程序用于完成对工程机械工作状态的控制和切换，并完成对各电动机的管理，如油泵电动机运行状态、截割电动机运行状态、自动截割状态等；该软件系统以CAN总线通信分别完成PWM控制、遥控控制、操作箱控制等功能，在通信子程序中需要完成编写模块接口函数功能时，只需调用该接口函数并正确设置输入变量即可。

2.4动力系统保护控制

动力系统主要由3300V8回路高压组合开关和1140V12回路真空电磁起动器组成。这2台组合开关具有就地、远程两种控制方式，可实现各电动机正常启动、正常停车、保护停车、紧急停车等规定程序控制;并且有电动机工作状态检测、保护和显示单元，可以显示实时电压、电流值、三相功率、开关状态、保护动作状态以及相应的故障诊断功能。

结语

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］郭永昌，廉自生，袁红兵，等．液压支架用大流量安全阀性能分析［J］．液压与气动，2019(1):71-74．

［2］王阳阳，沈宏明，孙红波．基于AMESim的大流量安全阀仿真试验系统研究［J］．煤炭工程，2015，47(2):120-122．