工程机械设备电气控制系统故障分析及检查排除

摘 要 工程机械设备在工程中占有重要地位，其电气控制系统不仅可以有效提高整体工作的效率和质量、提高产品的自动化和智能化水平，而且可以促进安全作业、实现绿色持续发展，因此电气控制系统故障分析、排查对工程机械设备在使用过程和优化设计中至关重要。本文对工程机械设备电气系统故障进行了研究和分析，并重点以斗轮机为例给出了一些故障排除方法。

关键词 工程机械 电气控制系统 故障分析排除

中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）09-0019-02

一般工程机械设备作业环境较恶劣，运行时间较长，作业时会产生较大的噪音、振动和冲击，因此，设备需要定期和不定期检查和维护保养，避免故障及隐患。一旦发生故障，需要尽快排除，避免故障蔓延和造成重大安全隐患及经济损失。同时，除了日常维护管理外，突发事件也必须尽快处理。

1 电气控制系统故障的危害

如果电气控制系统存在配线错误或短路等，则会引起严重故障。一般来说，当电气控制系统发生短路故障时，电流会远远超过额定电流，甚至会达到数十倍的额定电流，导致电器和配电线路的起火。严重的情况下，也有可能对相关人员的生命安全造成危害。如果系统故障严重，系统内部设备大或小面积损坏可能导致设备出现瘫痪。由于交流异步电动机的运行速度较慢，定子的电流过于较大会对异步电动机内的绕组电路造成巨大的损坏，影响传动系统的运行稳定性。如果自动电控控制系统的励磁电流频率过大，会直接产生较大的电磁冲击波和电流，会严重损坏相关传动机器的齿轮旋转轴等零件[1]。

2 电气控制系统常见的故障

2.1 线路接触不良

在机械设备（如斗轮机、堆取料机、斗轮机类，液压铁水车、抱罐車等）使用过程中，线路接触不良是常见的电气故障。开关的连接位置和控制电路接触不良等导致控制驱动系统的正常动作被强迫停止，接触不良的形成原因主要是操作不当、作业环境恶劣或者电气线路老化，内部电流流动受到严重阻碍，连接节点发生问题。这会对整个系统的稳定性和运行状况产生一定负面影响。如果不及时处理导致线路接触不良，将可能会对系统线路切断、漏电、短路、设备和系统操作管理人员的安全生命造成极大威胁。

2.2 电气过载

所谓过载，指负荷过大，超过了设备本身的额定负载，产生的现象是电流过大，用电设备发热，线路长期过载会降低线路绝缘水平，甚至烧毁设备或线路。电气设备过载的发生原因主要是指在电气控制系统中电气设备过多或并列电压不稳定，增加通过系统的输入电压和输出电流，产生巨大的电气热量，破坏了系统[2]。

2.3 短路故障

短路故障是指运行中一部分电路短路的现象。电源两端直接串联，过电流会直接通过电源，损坏整个系统电路中的元器件。这不仅可能会直接造成重大经济损失，还可能会直接引起重大火灾，威胁现场相关工作人员的人身安全。一般来说，引起控制系统短路的直接原因主要是由于系统设计、安装不合理和使用不当，而直接导致系统内部绝缘驱动装置发生损坏或导致系统内部装置性能劣化。

3 机械设备电气控制系统故障分析与处理

电气控制系统故障特征分为两部分，一部分是电气控制系统本身的故障，另一部分是现场控制设备的故障。这两部分故障存在于整个生产过程中，故障是生产中断的总和。一方面，电气控制系统控制的常见故障包括电源故障、常规电路故障、控制系统故障和通信故障。另一方面，现场控制设备的故障一般为触点接触不良故障，如断路器、继电器、各种开关、接触器、接线盒、端子等。以下主要是对斗轮机电气控制系统故障的详细分析。

首先，斗轮机驾驶室触摸屏上会出现当前报警信息、历史报警信息和系统诊断代码，依据各个诊断代码的检索说明和解决措施，可以快速识别故障、定位故障并分析具体故障原因。相关维修人员可以结合现场情况、系统信息和其他检测工具综合分析故障，并根据发现的故障原因进行维修，以便尽快排除相关故障。

其次，电气控制系统的输入输出状态可以反映一些故障信息，也可以作为故障分析的依据。电气控制系统的输入和输出状态一般可通过指示灯显示。通过模块指示灯的实际状态，可以分析故障的相关信息和情况，确定是外部命令故障还是内部系统程序故障，或者内部部件损坏形成故障[3]。

最后，通过斗轮机上位机监控系统对故障进行诊断和分析。上位机监控系统可以实时动态全面监控电气控制系统，通过监控发现并分析可能的故障原因，在此基础上详细检查相应的电路，最终确定故障位置并排除故障。

4 电气控制系统故障检查

4.1 目视检查方法

该方法不使用任何器具设备，不改变布线，仅根据故障的外部表现，通过视觉、听觉等方式直接观察，检查和判断的故障，电气设备故障的检查首先采用目视检查法，目视检查法可以采用非带电观察法和通电观察法，发现故障后修理电气零部件时，不仅更换损坏的零件，还要根据电路原理分析故障的真正原因和其他损伤部件，如果没有发现，就不能去除真正的故障元件，设备启动后更换的零件会损坏。

4.2 比较检查法

该方法将测试数据与图纸和运转记录的参数进行比较，判断出故障。以斗轮机为例，斗轮机电路内的多个电气设备零部件分别属于同一电源控制型号功能或多个相同控制型号功能时，将共同没有故障数据或异常运转状态记录的一个电器，与同时处于良好动作状态的同一控制型号的其他电器共同进行区别比较，共同进行控制斗轮机也可以通过其他类似控制部件或相同型号电源控制部件的异常动作状态判断是否故障。

4.3 电压检测方法

电压检测检查方法不仅包括检查电气设备的各种开关电源启动电压，还包括检查各级开关电子管、晶体管、集成电路的各种静电位。以斗轮机为例，根据判断斗轮机控制面板上的供电电压方式，测量各点的输出电压正常值和输出电流值，与所测正常值电压相比，判断斗轮机故障，发生故障时，首先需要测量各点电压电流是否正常。即使现在有电压故障的整个电路绝大部分已经确定了，也可能需要同时测量整个电路内各一个关键点的有源电压信号是否正常。这对于准确发现斗轮机损坏的形成要素，分析系统故障的形成原因非常有用。斗轮机电路内的电流通常需要测量的是电阻两端的交流电压上升下降，并根据欧姆电压定律等来进行电压降测量。将电路测量正常值与测试电路工作电压的两个正常值之差进行相对比较，可以快速准确发现正在损坏的电路元件，从而准确找出斗轮机元件故障的主要原因。

4.4 電阻测量方法

在许多应用情况下，故障事件发生后，机器不能及时持续通电，即不能及时测量到电流、电压波形，但是电阻值测量方法非常适合。对于相关部件的电路损坏、劣化、短路、切断、连接线路或接地不良等近似故障，电流、电压波形测量只能直接确定近似部分，但直流电阻法的测量方法最终准确找出这些故障点。在电阻测量过程中，应注意并联电路的影响。也就是说，测量单一电阻时，如果仍然存在并联电阻，请切断，测量大电阻时，不要把手握在探头的露出部分。为了防止破坏设备器件，用串联的电流计或未放电的电容器测量电路电阻时，请特别注意安全测量。

5 电气控制系统故障排除

5.1 使用自主系统维修排除

斗轮机线路和电气零部件主要包含在线路电气设备的基本内容中。如果斗轮机停机修理的话，损失很大，所以利用计算机自动化管理系统完全可以直接代替人工，进行实时生产检查和进行生产过程调整。电脑移动终端还能实时显示斗轮机的实时运行电气参数，并传递到检查修理部门。然后，通过数据分析，实现了对斗轮机电气控制系统故障的有效及时修理，以更好地维持电控系统[4]。

5.2 程序化故障排除

通过使用计算机系统和一些传统的电子故障原因排除检测方法，很难有效地准确检测某些电子元件的潜在故障。因此，需要我们采用快速排除工作过程产生故障的多种可能来快速排除故障。首先，维保人员需要检查斗轮机电气系统的各个主部分电路，根据控制系统数据，观察并仔细分析斗轮机的正常运行工作状态和日常维护工作记录，消除电路系统故障后，再结合斗轮机电路设计图仔细检查一下控制电路系统的保险丝和主电路其他电气相关零部件。检查所有传动设备和电气控制部件的功能完整性，最后集中精力检查斗轮机电气控制传动系统可能存在的主要故障。如果没有发现任何故障的话，必须进行登记，排除故障，再进入下一步。

5.3 逻辑分析法故障排除

电控相关电路中各设备控制环节的基本管理程序与相关设备的操作关系，往往是电路逻辑分析的重要理论依据，并结合电路故障的所在具体情况进行逻辑分析判断，从而立即准确找到电路故障的所在位置，简化电路现有的复杂问题也有助于有效率地避免电路维修管理人员的盲目重复检查，提高检查效率。另外，要正确使用这种控制方法，必须首先熟悉各种电气控制器的电路。如果只是想完全保证这次检查的结果准确性，就应该仔细检查电子控制电路设计中的所有重要部件，找出故障点。这个方法因为时间长，所以经常被用于复杂的系统维护和机械设备电气控制系统故障的维修中[5]。

参考文献：

[1] 陈苗.工程机械设备电气控制系统故障分析及检查排除分析[J].工程技术（文摘版），2018，11（04）：157，163.

[2] 张洪立.工程机械电气控制系统故障研究[J].市场周刊（理论版），2020（94）：181.

[3] 娄国臣，于旺.工程机械电气控制系统故障研究[J].市场周刊（理论版），2020（95）：169.

[4] 李志鹏.斗轮堆取料机全自动功能的PLC设计[J].工业A，2017（03）：31.

[5] 毛兴奎，李中源.工程机械电气控制系统故障研究[J].机电信息，2020（14）：68-69.