机械电气系统设计和常见故障分析的方法

机械电气系统设计和常见故障分析的方法

邹明林

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摘要：目前，我国工业生产中运用机械电气系统较多，尤其是矿业开采方面。通过加强对机械电气系统的科学设计，并利用先进的故障检测方法，能够保证系统运行更畅通，本文就此进行了探究。

关键词：矿产机械；设备电气；控制系统

在设计机械电气控制系统时，需要考虑机械设备电气指标、控制系统性能、电气传动调速以及经济效应等内容，此外考虑机械电气控制系统设计成本、应用效率、工艺标准和材料选择也是该设计系统在市场上能否得到推广应用的关键。在机械电气控制系统运行过程中，安全问题一直是人们关注的重要内容，对机械电气控制系统就行设计是当前相关行业研究的主要方向，促进机械电气控制系统不断设计创新，能够保证国民经济健康发展，使产业展现出新的活力和创造力。

一、机械电气控制系统设计要求及构成特点

（一）机械电气控制系统设计要求

机械电气控制系统设计除了需要遵循一般电气控制系统设计原则之外，还需要遵循机械设备特点，做好以下几个方面的设计工作：（1）机械电气控制系统需要保证各个机械部件正常运转，满足电气控制设计性能要求，能够完成对应机械活动。（2）机械电气控制系统设计方案在保证系统指标功能的基础上，要优化设计方案。另外，机械电气控制系统最主要标准还是系统安全性能和成本问题，不能一味追求高科技，要根据实际技术情况设计相应系统。（3）机械一体化是产业发展的总体趋势，在系统设计工程中需要将机电关系协调好，并将机械设备与电气控制系统有机整合起来，加强对机械设备的控制。（4）机械电气控制系统为适应社会发展需要，可适当引入新兴设计工艺，在保证安全性能前提下，提高系统性能，完成系统升级。（5）对电气控制系统元件选择要结合实际，同时要选择正确电气元件，以降低生产成本。另外，要根据成本需求和系统性能，选择合适元件。

（二）机械电气控制系统构成特点

机械设备电气系统主要是由电气设备和电子设备量大部分组成的。其中需要依靠电力才能工作的系统都属于电气设备范畴，如电池、设备启动系统、电子传感系统等。用于对发动机进行控制的系统以及电子监控系统等则都属于电子系统。由于机械设备中多个部件都属于电气设备，所以电气设备便具有多样性特点，且用于供电的电源电压又有着相关的标准，因此一旦受到信号以及电压等不稳定影响，那么就会降低电气设备的连续性与准确性。而在电子系统中，通常对电压的要求不高，低压控制方式较为常见。

二、机械电气控制系统设计

本文以矿业开采为例，其机械电气控制系统设计主要包括四个部分，即开采机电气控制部分、提升器电气控制部分、运输机电气控制部分和掘进机电气控制部分，接下来笔者将针对不同部分设计内容及方法展开研究。

（一）开采机电气控制部分

开采机主要完成开采工作，主要包括井下采煤机械、皮带机械和地面生产机械三个部分组成。开采机电气控制部分采用编程方式来接收指令，通过接收指令进行相应处理，并将处理结果发送给开采机控制系统进行执行，完成开采机工作。

（二）提升器电气控制部分

提升机在采矿工业中主要负责地面与地下间的运输，安装于地面，通过钢绳将地下采集运输到地面。提升器电气控制部分通过计算机与PLC器件进行控制，能够有效提升机机械性能和安全性能。通过数控技术对机械设备运行状况进行控制，可以实现机械自动化。

（三）运输机电气控制部分

运输机主要指胶带运输机，在各个行业中都有广泛应用，它主要完成设备输送和物料分拣工作。运输机电气控制部分通过对运输机进行控制，使运输机实现设备自动输送和物料出入库目标。

三、机械电气系统常见故障的检测与诊断方法

（一）试灯检测法

试灯检测法是目前为了检测电气系统是否存在断路情况而运用较多的一种检测方法，具有方便性较强等特点。在检测过程中，通常都会配备一个试灯，并将其两端分别与需要检测的线路和电源进行连接。如果连接完毕后，试灯能够正常工作，则说明电气系统中不存在线路断路情况，相反，如果试灯不能正常显示，那么证明电气系统中存在线路短路情况。

（二）刮火检测法

此种检测方式与试灯检测方式有着较大的相似性，也是对线路短路进行检测的一种常见方法。具体来讲，是将需要被检测的电路与电源进行连接，并将电路中的导线和搭线处进行刮碰，如果在刮碰的过程中出现火花现象，说明此电路是处于正常运行状态，并无发生断路情况；相反，如果导线和搭线触碰过程中没有任何反应，则说明线路是存在断路情况的。

（三）感觉诊断法

感觉诊断法简单来讲就是以当下机械设备在运行中的状态为基础，通过人体感官器官来观察设备，看其是否存在故障现象。通常来讲，电气系统出现故障时，都会直接在机械运转过程中表现出来，例如会出现火花现象、线路设备温度过高、有烟雾现象产生等。此种诊断方法不需要任何的辅助工具就可以完成对电气故障的检测[3]。但是在此种方式运用的过程中，对检测人员的专业性有着较高的要求，如果检测人员是新手或没有太多实践检测经验，那么此种检测方式也就不能正常进行，而且其检测的准确性也无法得到有效保障。

（四）仪表检测法

仪表检测法就是利用仪表来对线路进行的检测，且电路电压、电流等都可以直接在仪表中显示出来，从而为检测人员提供检测依据。在电气系统正常运行过程中，线路以及各设备都有其固定的标准电压值和电流值，如果线路某一环节出现问题，那么整个线路或设备的电压值和电流值等都会发生相应的改变。尤其针对电气系统内部故障而不存在外在的表现形式时，此种方式是最为适用的检测方法，对提高检测的准确性有着重要意义[4]。具体来讲，可以利用仪表等测量仪器，对线路上的设备电压和电流进行测量，这时电气系统设备的对应值以及数值变化就会在仪表中显示出来。这时检修人员只需要将仪表数据与设备标准数据进行对照，则可判断出线路或设备是否存在故障。

结语：

机械电气系统在生产中运用较广，其存在故障是难免的，这就需要在系统的养护过程中，利用科学的检测方法，找到故障所在，消除系统故障，保证机械电气系统的正常运行。

参考文献：

[1]张辉，易川.浅谈港口机械的电气设计[J].黑龙江科学，2017，8（06）：150-151.

[2]何继贤.工程机械电气系统设计与故障分析[J].河北农机，2014（07）：49-50.

[3]邓超.工程机械电气系统设计与故障分析[J].电子世界，2014（12）：390.