机械电气设备自动化调试技术探讨

2021-11-29魏治国

魅力中国 2021年25期

魏治国

（中材建设有限公司，北京大兴 100176）

引言

现代化的机械电气设备中应用了大量的芯片技术、集成电路控制技术以及其他先进而精密的技术措施，这种新技术的应用极大地促进了机械电气设备的自动化水平，同时也对设备的安装、检修和调试等工作带来更大的挑战。将自动化调试技术应用于机械电气设备的运维中，可大幅度提升调试效率、减少人工作业量、提升调试精度以及控制调试成本，对相关技术展开研究将会产生积极广泛的指导意义。

一、自动化调试的应用价值

传统的机械电气设备调试要在其完全停止运行的情况下来实施，技术人员要通过各种测量设备对机械电气设备的主要控制参数、安装参数等实施有效的测控，在确保无误的情况通电试运行，进一步观察设备安装和调试的效果。但是这种调试方法在当前的技术背景下已经显露出不少问题，其一是技术的发展导致很多机械电气设备中应用了大量的芯片、集成电路技术、信息化测控技术，精密化程度、复杂程度等都大幅度提升，如果继续采用传统的人工调试模式，将难以有效地发现很多微观层面的技术故障。其二，机械电气设备自动化水平的提升还进一步增加了设备调试的内容和工作量，传统的调试方式还存在效率低下、全面性不足以及精度低下的问题[1]。

现代化的机械设备和电气设备由于使用了大量的自动化技术和先进的智能传感器，其本身就具备一定的状态自动化监测和故障信息诊断功能，将自动化调试方法引入到机械电气设备的调试中能够有效地提升工作效率、提高调试精度以及减少人的工作量，并且这种调试方法还可通过已经编制好的调试程序逐项检查系统中的待调试内容，不会出现漏项的问题。由于采用了自动化调试的方法，甚至在设备运行过程中也能开展相关的调试工作。技术人员可直接在计算机屏幕上观察到设备调试过程中的各种信息，并且程序中还设置有人工干预的方式。

二、自动化调试的设计原则

第一，实用性。机械电气设备的类型多样，每一种设备都具有其功能、运行方式以及工作环境上的特殊性，性能评价指标也各有差异，因而在设计机械电气设备的自动调试方法时应该根据其自身的特点形成具有良好实用性的调试程序。并且虽然机械电气设备本身具有差异性，但是同类型的机械控制功能和电气控制功能也具有一定的相似性，自动化调试技术要具有良好的适应性和通用性，尽可能提炼出同类设备的共同点，使同一套调试技术和设备具备调试不同机械电气设备的能力。否则，如果每一个厂家生产的设备都要专门研发具有针对性的自动化调试系统，整体的运营成本就会大幅度上升。这一工作应该加强顶层设计、制定机械电气自动化设备设计和生产行业标准，为其自动化调试技术的开发提供统一的应用基础，进而提高相关调试技术的实用性和市场适应性[2]。

第二，先进性。现代化的机械和电气设备中融入了很多先进的技术手段，尤其是智能控制芯片的应用，将设备的自动化水平提升到新的高度。与之相配套的调试技术也从传统的物理层面、宏观层面进入到精细化程度更高的微观层面、电子层面。当前使用广泛的自动化监控技术、自动化编程技术等都能在机械电气设备的自动化检测中发挥出重要的功能。

三、自动化调试技术

（一）自动化调试的主要技术功能。

自动化调试的基本前提是调试系统能够有效地识别机械电气设备当前的运行状态，并且及时发现其在运行过程中存在的故障因素，因为这些基础信息是自动化调试系统开展设备调试的主要依据。鉴于此，自动化调试技术应该具备运行机械电气设备自动化监控系统的能力。通过监控系统的运行来掌握设备当前所处的运行状态、发现其潜在的故障因素，然后由监控相同将相应的报警信息传递给自动化调试系统。监控系统的功能主要体现在4 个方面。第一，监控环境条件。机械电气设备的运行环境会对设备的状态产生非常大的影响，很多故障因素也是由环境条件造成的，因此，自动化调试系统中的监控功能应该具备实时掌握设备运行环境参数的基本能力，最为关键的是环境温度、粉尘、湿度以及渗漏水等情况。第二，终端显示的功能。机械电气自动化设备在运行过程中产生的各种数据一般都会直接存储在系统数据库中，尤其是当其具备自动监控的能力时，无论是正常的运行数据，还是故障数据，都会记录到数据库中。因此，自动化调试技术还应该具备将数据库信息直接显示在设备调试终端上的能力，通常这些终端设备是计算机。非常典型的例子是汽车在出现故障时可借助电脑直接展示车载电气和机械设备的故障信息。第三，视频监控信息的实时显示。在自动化调试技术中还要借助远程的视频监控功能对设备上的某些运行参数实现实时的监控，并且这些数据要实时地展示在远程的电脑终端上，便于管理人员在远程对这些系统实时有效的监控，进而为自动化调试的过程控制以及最终结果提供必要的参考。第四，利用计算算法来提高自动化调试诊断的精确性和科学性。自动化调试在现阶段还不能完全做到无人化调试，只不过人的参与度已经大幅度降低，但是系统还是应该具备人为参干预的功能。因而自动化调试系统应该具备初步的信息处理能力，将其整理成管理人员可识别的形态，方便管理人员对调试过程做出正确的判断[3]。

（二）自动化调试的控制模式

第一，控制模式的构成。自动化调试系统控制模式的构成是依据机械电气自动化设备在运行过程中可能出现的故障因素和各种性能指标来构建的。例如，机械电气设备在安装时要对其水平度、垂直度、振动情况、电流大小、电压大小等实施有效地控制，而这些基本参数将会为自动化调试提供重要的参考，在整个控制模式中具有很大的监控价值。调试的目的是确保机械电气设备的安装效果和运行效果，设备安装分为多个环节，一方面是物理固定，如支座、螺栓的固定。另一方面则是钱弱电系统、电子电路系统的安装和调试。每一环节的功能各不相同，这就要求自动化调试系统能够根据针对各个环节掌握调试的关键点，并且设备调试还与其自身的功能具有非常紧密地联系，例如，电机设备的调试要关注转子的稳定性、转速、电压以及电流等参数，所以，在制定调试模式时也要考虑到具体调试功能方面的需求[4]。

第二，差动保护试验。机械电气设备本身也是电气回路上的一个组成部分，因而可将其看作电路上的一个节点。而差动保护试验就是建立在这一假设的基础上。其具体的原理是机械电气设备在正常工作的情况下电流流入端和电流流出端的电流大小是一致的，当其存在故障时这两边的电流大小就会出现变化，差动电流就是衡量电气设备进线端和出线端电流差值的参数。差动保护试验能够在非常短的时间内判断电气设备中的某些元器件或者回路中是否存在故障因素，因而这是一种非常有效的快速定位故障的控制模式。

（三）自动化调试的保障性措施

第一，形成规范化的调试和移交程序。自动化机械和电气设备调试工作一般由专业化的公司来完成，因而设备的调试工作必须遵循一整套严格的流程。相关单位应该利用书面文件将调试内容列举在表格中，调试过程中将每一项的调试结果记录在表格内，最终由调试人员签字确认。等到调试过程全部结束之后，将这些资料移交给委托单位。另外，在开展调试的过程中必须加强对机械电气自动化设备的保护，如果调试人员操作不当，也可能损坏相关设备，在这种情况下一定要分清楚管理责任。最后，机械电气自动化设备正在调试的过程中可能会遇到高压线路、380V 的低压线路或者220V 的低压线路，调试人员在开展自动化调试管理的过程中也具有一定的触电风险[5]。因此，在开展此类工作时也要做好防触电方面的管理，尤其要加强高压电气设备的安全调试工作。

第二，形成运维管理规范。在日常管理中要为机械电气设备制定出完善的运维规范，有些设备的故障因素可能比较复杂，并非表面的简单处理就能解决问题，尤其电子元器件的故障。建立规范的运维管理措施对记录故障信息、分析故障类型、形成故障数据具有非常重要的作用。而这些信息对设备自动化调试提供了依据。

四、注意事项

（一）监控过程动态化

企业的生产过程对机械电气设备的长效稳定运行具有很高的依赖性，自动化调试系统应该具备长效的动态化监控能力，因为这些设备运行状态监控数据是其开展自动化调试的基本依据。在整个机械电气自动化设备中，有些模块发生故障的频率比较高，还有些模块则比较稳定，在长期的动态化监控中要突出重点，将故障频发的部位以及故障率较高的环境作为系统自动化监控的重点对象[6]。一方面是从机械电气设备自身的结构部件和运行模块来分析常见的故障因素。另一方面则是关注那些容易引起设备故障的环境因素，机械电气设备在运行的过程中容易产生较多的热量，如果其安装位置的散热性比较差，则很容易形成热量积聚，进而引发更加严重的问题。另外，管理人员主要通过计算机等终端设备来获取机械电气设备的运行状态参数，那么数据的展示就应该考虑到时效性的问题，在动态化监控中要对终端设备上显示的数据实行高频率的更新，例如，每隔30S 甚至更短的时间就更新一次相关数据。

（二）数据交流和共享

机械电气设备的自动化调试中会自动记录下设备运行信息、故障信息、调试分析数据以及故障处理数据等，而这些信息对设备的日常维护和管理具有良好的实践指导作用，因而在日常管理中要将这些数据从自动化调试系统中提取出来，然后对照机械电气设备本身的结构特点和功能特点，分析这些故障形成的原因，同时也能针对这些调试信息，进一步理解自动化调试系统的工作原理和实现方法。通常情况下，自动化调试系统会以故障码或者故障警示图标的方式将设备故障因素显示在电脑屏幕上，企业的管理人员应该对这些故障信息所代表的含义及其正确的处理方法形成充分的掌握，并且自动化调试人员、故障检修人员以及生产技术人员等要对这些信息形成广泛的交流和共享，以此来促进各类管理人员对设备的掌握程度，并且在其出现故障的情况下能以最快的速度处理掉相关问题。