机械电气系统设计和常见故障分析

机械电气系统设计和常见故障分析

武伟

山东泰开环保科技有限公司 山东 泰安 271000

摘要：机械设备在当今的机械化生产中扮演重要的角色，它可以有效的了减少了生产成本，提高了工作效率。但是机械设备所处的实际现场往往相对恶劣，受到外界沙尘、日晒等因素的影响，机械设备在工作时会发生超负载或机械冲击的想象。而且因为机属于大型机械，其动力源一般采用电气系统作为供给，如果电气系统发生问题，不仅会影响施工进度，还会造成财产损失和人身安全。因此电气系统作为机械设备的关键控制系统，需要对其开展定期检查及维修，确保能够及时发现机械电气系统出现的故障问题，并进行维护和改善。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对机械电气系统设计和常见故障分析提出了一些建议，以供参考。

关键词：机械；电气系统设计；常见故障分析；对策

引言

机械电气系统故障的发生有多种因素，因其为大型机械，所以操作人员需要保证机械运转的安全性，如果电气系统发生故障，会影响机械的正常运行和工作效率，还会对施工现场造成安全隐患。因此需要对施工人员开展专业训练，增强工作人员的技术水平，保证机械设备使用安全和合理。同时需要建立机械电力系统的评价机制，对器械的相关部件和电力系统进行定期检查，保证机械正常运行，尽量降低意外事故的发生，为机械的安全运行提供安全保障。

1、电气系统的组成

（1）电源线路。在机械工程的实际生产中，常见的一种电气系统就是单线制的直流系统，这种电气系统主要是以电压作为基础进行划分的，如12V和24V的电气系统。另外，在电气系统中，电源的总开关、起动机等都是直流电源非常关键的部分。（2）仪表。在电气系统中有各类仪表，如电压表、冷却液温度表等，这些仪表在机械工程中都是非常重要的，每一种仪表都是有其特殊用途，在电气系统的实际运行中，要结合工程的需求，为系统提供不同的仪表。另外，机械工程中，各类仪表非常繁杂，除了上述仪表，还有车速表等比较高端的设备。（3）照明系统。在机械工程中设置照明系统，一方面是为了照明，因为一些生产作业要在夜间进行，这样的情况下照明系统是保证正常工作的重要基础。另一方面照明系统也是有一定的警报作用，若是在电气系统中，有设备出现了故障，照明系统就会采用信号警示的方式，将故障反馈给相关的人员。在照明系统中，工作灯、前后组合灯等，都是非常重要的设备。（4）指示器。这部分在机械工程中起到的作用就是提醒以及警示，若是工作人员在实际的生产中，出现操作成功或失败，都会由指示器发信号，通常情况下是与一些仪表组合的，可以保证人员在生产过程中的安全。

2、机械电气系统的设计方法

（1）控制成本。电气系统的实际设计中，成本控制非常关键。要减少电气系统的成本消耗，设计人员需要对财务进行预算，设计要在预算的限制中，在电气系统的实际设计中，结合设备的实际环境，对预算以及器件展开适当的调整，尽量提升设备的性价比。（2）整机线束及电器系统的装配设计。设计线束是非常复杂的步骤，在实际设计中，需要详细了解结构，然后结合电气系统的实际情况，对线束进行适当设计。对装配装置进行设计，其实与线束的设计差不多。

3、机械电气系统的常见故障

3.1电气系统的断路分析

电气断路的起因分为自然外界因素和人为操作不当。机械设备的工作环境往往比较恶劣，日常的沙尘、泥水、日晒等都会造成电气线路的老化、断裂，使得电气系统发生断路。人为的操作失误也是致使断路发生的原因。例如，电气线路在铺设时的不规范、电路的穿管口没有安装橡胶圈、小车移动电缆没有按照规定进行正确的悬挂等错误的施工，都会导致线路断路。断路会使得电气系统发生崩溃，使得机械设备无法正常运作。例如，电机在单相回路断开的情况下长时间运转，会使得电机被烧坏。尤其是在接地线被断开时，极易引发相关工作人员的触电，发生人身安全事故。

3.2断路器的触点失效

触点失效模式可分为触点熔焊和触点磨损。触点熔焊是因为通过电流高于触点的临界值或者因为老化使得电阻值变大导致触点的温度升高至熔合黏连，另外，触点闭合产生的机械振动也会引发触点熔焊和烧损现象。触点磨损是因为触点会发生电弧损伤，长时间工作后，会发生机械、化学和电磨损导等。

3.3设备质量不过关

机械系统是很大型的设备，它包含着诸多系统与数以万计的微小元件。而其中任何一个元件的质量不过关，都有可能导致电气故障的发生。譬如，即便只是一个简单的操作，从操作人员在操作台上摁下按钮到机械设备真正开始运行工作，中间也有极其复杂的程序，包括数据的感知、采集、处理、传输、转换，电能驱动后经马达传动，开始调节并反馈信号，再由机开始处理、停滞信号，最后再显示数据，这样一个复杂的过程是由机的不同系统与不同器件来完成的，一旦其中任一元件质量不过关，容易出现老化、移位或是损坏，任一线路出现短路问题，这个简单的工作量操作就难以完成。因此，要减少机械系统中的电气故障，保障设备质量是根本。

4、措施

机械的电路元件种类繁多，电器元件的失效可能会导致机械设备发生停机或无法正常启动等故障。尤其是涉及安全装置或信号装置的电气元件的失效潜在危险是非常大的，不仅关乎机械设备，还关系着工作人员的安全保障。断路器通常适用于低压配电电路中不频繁的通断控制，当电路发生故障时，能够及时自动分断故障电路，是电路中典型的控制和保护电气元件，因此，以断路器为例分析电器元件的失效机理。在维修机械系统的电气故障时，应当确保维修的准确性与时效性。这首先要求电气故障维修人员掌握足够的电气原理与设备工作流程，并且对设备的电路与电气图足够熟悉，知道任一电气元件的功能与位置，明确了解设备上的状态指示灯，才能更准确、更快地找到故障点，提升电气故障的维修效率。判断故障点可以先观察故障设备是否有异常高温、焦糊气味，外表颜色是否正常等，运用精密仪器依据电路图进行仔细排查，对可能存在故障点的部位元件进行比较或替换，以更好地排除故障。其次，如今市面上多数设备都具备较为完善的保护功能，但完善的保护功能有时也会因其过于复杂的工作机制引起误报警，从而增加故障排除的耗时，损害时效，为此，在确认流程不受影响的情况下，可以短接或接高点位以暂时屏蔽故障点，保障时效。而面对设备运作中突然出现的无从下手的电气故障，可以试着对主控器进行复位，或是拉电重启、重装程序，有时这些方法也会在生产实践中发挥奇效。

结束语

综上所述，机械电气系统常见的故障研究还需要继续深入，尤其是设备正面向大型化和轻量化的趋势发展，使得对其电气系统的保护和失效控制的要求也逐步提高。如果电气系统发生意外故障，不仅会对机械设备造成损伤，还会对工作人员的安全造成威胁。因此，合理研究及分析电气系统失效模式及原因，能够提高机械的安全性和可靠性，减少意外事故的发生率，促进机械行业的发展。

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