浅谈农业机械电气系统的组成特点与故障维修方法

崔宗霞

（山东省济南市长清区双泉镇人民政府，山东 济南 250303）

在我国现代化农用机械生产中，除了传统机械、液压等农业关键技术的广泛运用外，现代电力系统的功用与意义也日益突出。特别在高智能化信息技术与农用机械生产全面融合的新时代，电力系统更是涉及到了农用机械生产的众多结构，并准确地掌控农用机械的各项功能。但如果现代农用机械生产的电路系统设计中发生重大故障时，对农用机械的正常工作能力、操作精确性、故障检测功能等均会形成巨大负面影响，而处理不当还会造成农作物产品效能下降、作业品质降低等问题。所以，农用机械司机必须清楚农用机械产品电气系统构造和工作原理，并熟悉常发故障的保养技能，以确保农业机器能进行最合理的使用和保养。

1 农业机械电气系统的特点

农业机械的内部电气系统，是不同操作单元的电力部件之间实现电源、控制、通信、控制功能的装置的统称，农业机械的内部电气系统一般包含有电源装置、输电线路、操作控制台、保护单元、测量原件、预警单元等。农业机械的内部电气系统，一般使用24V 制的工作频率，并采用单线制负极搭铁的形式设计，所有操作控制台、显示装置、告警单元均和蓄电池通过并联的形式实现连接，而所有电源开关、测量单元、电路保险等单元均通过并联的形式连接。而农业机械的所有电控单元的全部功率都通过蓄电池供给，因此操作人员能够利用驾驶上的电子显示器和控制按钮，对农用机械内电气系统的所有部分实现控制。电气系统的开发使以往农用机械应用中许多必须通过人力完成控制、检测的操作被电动部件取代，显著降低了农用机械驾驶操作人的工作量，并大大提高了农用机械应用的安全性和便捷性。

2 农业机械电气系统的组成

由于在农业生产中所用的农业机械品种众多，如大马力拖拉机、联合收割机、水稻插秧机等均安装了十分复杂的电力系统，而精量播种机、植保机械等需要与拖拉机配合使用的农用机械具等也均配套有电气系统，从农用机械电气系统的规律分析，它大致由以下几部分所组成。

2.1 启动电路系统

启动回路一般作为农业用机械或汽油发电机的起动使用，其主要构成元素分为起动器、起动开关、继电器、预热器和加热系统等，而起动的电路系统一般又可分为主路、控制电路、预热回路等三个部分。在蓄电池的供电时，由于起动回路的起动瞬间需要的电流值较大，所以，在起动回路的接线位置上一般使用较粗直径的铜制线加以焊接，以承受起动瞬时的电路负荷。控制回路主要是用于控制起动装置的回路开闭，包括的起动开关、开启起动机的电磁开关，以及在开启过程中对起动机上的继电器加以保护。而预热时间回路则作为起动电路系统的附属部分，利用起动开关来完成对发动机及进气管预热器的温度控制。

2.2 电源系统

电源系统是以电机和蓄动力电池为中心的供电系统，包括电源开关、电流表、调速装置等部件。在农用机械电源系统的基本电路布局中，电机和蓄动力电池之间是以并联式方式相连，当农用机械设备的引擎开启后，在整个发电机运行流程中推动引擎运行，从而为蓄电池完成提供。而在对蓄电池充电流程中，电流计的指针向正常值方向移动，如果引擎未能起动，并通过电气部件时，则电流计指针向负值方向移动，说明蓄动力电池仍处在放电状态。电源管理系统的另一项功用就是建立励磁电路，当操作人员把农用机械的起动门锁进入钥匙孔后，并转动门锁以离开初始位后，激磁集成电路随即被开通，并事先给电机设置了磁性，且激磁集成电路还可随着电机运行后的电压大小而自动调节磁性大小，使电压达到最佳的稳定状况。

2.3 内部监测与故障预警电路

由于当前农业电气设备工艺的水平日益提高，在大中型农业机器上的安全电气单元也日渐丰富，而以各个生产重点地区的安全监测单元和重大事故警示单元居多。比如，对于大型的收割机械、大马力拖拉机上都安装有针对发动机、变速器等执行监测功能的感应器，如水温感应器、转速传感器、震动感应器等，并含有专门针农用机械执行能力的检测单元，包括对播种机种子剩余率检测，以及播种率监测等；对耕整地用机器牵引力检测、耕深监测等。这种感应器均采用蓄电池进行供电，并按串联的关系构成了内部控制电路控制系统，当其监测数据出现错误时，将引起警报系统的警报。农业机械的电子设备警报系统一般是由ECU 控制器的管理，在接受了故障信息后，相应的电子告警设备动作，并通过指示灯、蜂鸣器、语音提醒、方向盘震颤等方式对司机发出警告，以提示司机及时处理事故。在农用机械的电气系统重启后，检测装置和预警系统再设，如果先前出现的故障得到及时处理，则该控制系统还会提示各种数据信息正常。

2.4 辅助系统电路

辅助系统电路主要分为数据信息传输线路和农用机械照明线路两部分，作为农用机械电气系统工作的辅助设备，其作用将农用机械各个业务的实现具有关键的重要意义。数据信息传输系统串联了各个传感器单元及ECU 和水温计、水温表、机油压力表等各种仪器，数据信息传送线路通过多个并联线路的方式相连，承担不同的信息传递作用。农用机械照明线路承担了农用机械前小灯、后小灯、仪表照明灯等光源装置的供电与调控作用，左右二盏同时发出的照明灯串联在一个系统的同一档位上，如两个远光灯、两个近光灯必须同时亮出；这些交替使用的灯具都应接在同一个系统的各个挡位上，比如，远光灯与近光灯、左、右换向灯等。

3 农用机械常见故障与维修方法

3.1 启动功能异常

农用机具的起动性能不好主要体现在以下2 方面：（1）起动障碍，主要表现为在扭转钥匙开启时起驱动力却不动作，机具也不能起动，此时就需要通过仪表检测检查起驱动力二端是不是有正常压力，若不是压力，则很可能会是驱动系统破损或触及不好，需及时维修或替换，而如果起驱动力二端电压正常，则需通过检测检查起驱动力有无破损或出现问题，并对其进行修理，在必要时予以替换；（2）起动时无力，表现为起动过程费时较多、感觉费力，此时，可着重查看电瓶上是不是有虚接，在固定好电瓶的极桩后再尝试检查能否起动为正常，如果仍出现此现象，则可以是由于蓄能池能量不够而引起的，此时应进行开灯、按法号，并通过灯源光亮程度和法号声响确定是不是出现了蓄能池电量不足现象，如果出现电量不够时，可进行补充。

3.2 仪表指示功能失效

仪器导航系统失灵一般是下列因素造成的：如果仪器指针一直不移动，一般是对应的传感器损坏造成的，可以通过使感应器短路，检测仪表指针有无继续摆动来作出诊断，传感器损坏应该及时更新，此外，仪器指针损坏还可以导致仪器损坏，对仪器进行更新；仪器显示失灵的另一种现象是仪器指针不能回位，但它可以是传感器或仪表损坏引起的，也可采用以上方法进行诊断，明确其原因并进行修理。

3.3 蓄电池亏电故障

蓄电池亏电问题，是在蓄电池充满电后十几小时内或者数个小时后，发生的电力不足现象。这一般是由于电瓶维护不善或长时间停放所造成的，此时，就应该更换电解液并充满电，查看电池释能的情况。一般情况下，工作正常的电瓶每24h 的放电量应该不大于额定能力的1%。如果换电解液后的蓄电能力并未恢复正常，则可选择回厂维修或换新的电瓶。

3.4 预警系统不工作

预警系统是电气系统的末端执行机构，如果设备发生事故，检测的预警系统并不能做出报警，很可能是传感器设备发生问题，可以使用前文中提到的检查传感器的方式查看传感器情况。监测与预警系统不工作还可以导致传输系统出现问题，如传输电缆故障就可能导致问题出现。另外，预警警示灯、蜂鸣器等设备受损还是监测与预警系统不作用的因素所在，对于受损设备应该及时更新。

4 农用机械设备故障的主要原因

4.1 主体设备常规检验和保养不当

在机械设备的正常工作过程中，工作状况存在一定的持续性变化，故机械设备在日常正常工作过程中的维修工作十分关键。在日常维修工作的主要内容中，机械维修与检测人员必须对机械设备的正常工作状况下的有关参数的正确性随时观测，而如果发现机械仪表参数数值明显不正常，也必须及时进行调试，使之逐步回到工作正轨，以防止其长时间处于同一个非正常的状况下工作。由于长期的非正常工作状况下，会损耗机械设备自身的品质与寿命，从而产生诸如机器急停一类的机械故障。日常的保养工作应该包括对影响设备正常运行的重要结构零部件的保养维修，并及时发现设备中重要零部件的损坏和老化的状况，及时采取必要措施加以修复或更新，以保证设备保持正常工作状态，也为进一步对设备使用的效果提供了保证。而机械设备急停的故障，通常是由于在设备工作中，核心的控制零部件和结构的工作状况出现了异常。

4.2 没按规范要求去执行相应的保养工作

定时定质对机器设备的维修，可以切实有效地改善整体机器的寿命。一方面，在日常维修和保养工作中，都必须严格按照有关电工的作业标准去进行，并根据有关日常保养工作的规定去进行日常维修工作。

但目前的实际状况，很难根据规范标准去落实具体的维护工作，另一方面，是客户忽略相应的维护工作，没有注意产品的日常维护工作对产品的危害，没有设备维护知识；另外，由于设备没有一定的维护规范，不能建立系统的规章制度。这2 个原因造成的机器因为维护不善会产生突发性的问题，这类问题通常都是通过长期的累积以后才会突然发生的，对机器的损害相当巨大，并且和以往的问题情况相比，排除的困难相当大。

5 农用机械的检测与维护要点浅析

综合了上述设备发生故障的各种因素，就可以反映出实际故障中发生的主要问题，一方面，是由于设备工作环境不理想；另一方面，是由于对设备的日常保养管理工作不落实。上述2 种问题都有一个共性，即排除故障时间占用了整个检修工作的绝大部分时间，于是，减少排除故障的时间就成为必须解决的关键问题。

5.1 依托大数据采集技术建立检测系统

为了降低生产中的机器设备的故障率，必须从源头抓起，必须对整条流程中全部的机器设备进行检查操作，对每台机器做好详尽的信息收集工作。对比以往的人工数据信息时代，人工智能式的处理方法极大地提高了信息收集工作的质量，而且可以对整个系统的工作状态有清晰的认识。在通过人工进行数据收集时，通常要求工作人员先通过相关的测量设备进行读数，之后再将数据记录下来，然后再移交到数据分析机构进行计算，最后再存档到资料室，但是这个数据收集与数据处理的过程往往非常复杂，而且很容易错误。因此采用了人工智能化的数据收集，可以较好地规避上述弊端，可以在仪器发生事故的同时，对该仪器的瞬时数据进行收集，然后再将收集的信息上传给数据分析机构，由相关工作人员对相应的数据进行统计分析与运算，可以得到一些较有指导性的结果。当机械设备再次出现同样问题的时候，也可以比较快捷的解决，让机器设备尽快恢复到实际的生产工作中，从而可以保证公司的顺利运转，避免对公司的效益产生大的干扰。

5.2 手持智能辅助维修设备

应急管理的核心内容，便是迅速使发生故障的机器设备恢复到正常的生产活动中。而人工智能设备最突出的优点，便是工作有效率。人工维修操作设备因为长期的机械化作业，精度也会降低，易发生机械故障，特别是对精密的机械加工装置来说，这些因素都是影响维护设备质量的主要原因。但是，在实际的维护工作中，针对一般性质的机械故障问题，例如，替换设备电路板上的电子元器件等，这些复杂性较强、技术含量低的维护任务，可通过手持式或新一代人工智能装置进行维护作业。

人工智能辅助维护系统，其编程能够针对用户在具体的维护项目上的需要，进行软件程序的编程，在具体的编程环境中，人工智能设备要思考的就是提升维护质量以及保障运行的安全性，使得进行维护的机器可以顺利进入工作状态。

5.3 日常维护工作

（1）定期检测电瓶的情况，包括外壳是否有裂缝、连接端有无锈蚀、连接端的极桩有无松动、电瓶外表有无脏污等。蓄电池的正常运行时，应保证外表面干净，如脏污将引起蓄电池自动放电。并与接线端子接触良好，以除去氧化层。（2）一次使用起动机的启动时间不大于5s,起动时隔2 ～3min 为宜，若连续三次都不能启动，应予以检查维修。（3）将运动导线捆扎束完整地紧固起来，并用保护套保护，以避免因与运动器件的碰撞而产生断线或短路。经常检测电线连接处的焊点、接线柱、定位螺栓等，以看接头是否安全有效。（4）在拆装插入器的插头和插座时，要按下插入器锁钩头，轻轻拔出(或装入)。切忌在还不能压下锁钩的头就猛拉引线，这很容易造成引线与连接片的松动。（5）在作业时，如果出现电器故障，应及时停车检修，并本着“由简及繁、先易后难、由表及里、分片进行”的原理，切勿盲目地大拆大卸。

6 结语

电气系统技术在现代农用机械上的影响愈来愈重要，农用机械电气系统的问题对农用机械的使用与操作效率都有重要影响，在农业机械电动系统的实际操作中，往往由于多种干扰原因，造成农业机械电气系统发生问题，严重干扰着机器电气系统的安全平稳操作。农民在掌握农用机械技能与理论的同时，还应注意对农用机械电气系统的基本构造、组成的掌握，应熟悉电气系统的常发事故的检查保养技术，并定期加强对现行的机械设备进行检查，做好日常维护与维修管理工作，及时排查农业机械电气设备存在的安全隐患，进而提高其运行的可靠性，确保农业机械得到正确、高效的使用。