机械设备电气系统的故障检测与诊断

摘要：电气系统的正常运行是保证机械设备可靠运转的前提，在电气化机械设备普遍应用的今天，必须重视对电气系统的故障检测和诊断。本文对机械设备电气系统进行概述，分析了电气系统故障检测与诊断的常用方法，为保障机械设备的正常使用提供理论依据。

关键词：机械设备；电器系统；故障检测；诊断

前言：

由于机械设备电气系统大多数都在比较恶劣的环境中工作，如受潮受热或者是震动等，因此经常出现各类故障。随着机电技术的进一步发展，机械设备的电气化程度越来越高，电气系统在整个机械设备的运行中占据更加重要的位置，如何采用科学手段对电气系统的故障进行检测与诊断是我们必须要思考的问题。

1. 机械设备电气系统概述

机械设备电气系统主要由两部分组成，其一是电气设备，主要包括启动系统、蓄电池、发电机以及用电设备等。总结来说电气设备具有以下特征：电器设备上的电路都是模拟电路，因此诊断起来具有多样性的特征。故障诊断过程中会受到很多因素的影响，包括信号的传播和接收能力、噪声以及容差等，因此诊断过程中容易出现失误，一方面是重要故障不容易被診断出来，另一方面是即使诊断出来，结果的精度也比较低，不能明确故障原因。因此，目前对模拟电路的诊断并没有形成一个标准的体系，仍旧需要将技术人员的经验作为重要依据。

其二是电子系统，包括电子检测系统、电子控制系统、功率控制系统以及传感系统等。电子系统最大的特征就是使用低压直流单线制，采用数字电路对系统整体进行控制。数字电路的状态有两个，分别是0和1，只要将真值表列出来，就能够将原因与结果一一对应。因此，数字电路的诊断具有较强的规范性，且可以实现对检测过程的实时监控，人们对诊断原理的研究也越来越深入，诊断技术之间成熟，一些诊断程序以及先进的诊断设备已经投入使用，并取得了不错的效果[1]。

2. 机械设备电气系统的故障检测与诊断

2.1依靠技术人员的感官进行诊断

电气系统发生故障时，经常出现资冒烟、震动以及火花等易于观察的现象，因此感官诊断是一种重要的故障诊断方法。首先是眼观，主要是“烟”的颜色进行判断，如果看到设备中冒出白烟，可以判断出电气设备过渡受热，是水分蒸发产生大量水蒸气导致的，可以说其并不属于真正的“烟”，只要对其进行烘干处理就可以解决。如果看到设备中冒出黄烟，可以判断出电源过电流导致设备过热，设备上的胶布以及油漆在高温的烘烤下冒出黄烟，需要进一步检测过电流产生的原因并及时处理，防止设备被烧坏。如果看到设备中冒出黑烟，可以判断出系统中的某个电气设备已经被损坏，绝缘系统失去作用，需要马上断开设备，对受损设备以及损坏原因进行检查，并及时更换。

其次是耳听，如果设备铁芯中含有线圈，通电后就会发出声音。如果发出嗡嗡声，声音比较柔和均匀，就可以判断出设备处于正常工作状态下；声音比较急躁，大小不均匀，可以判断出设备通电电流发生急剧变化，有可能是机械故障，也有可能是电气故障。如果发出滋滋声，可以判断出设备出现不正常放电问题，有可能是设备发生短路，也有可能是导体连接处发生电弧。如果发出“啪啪”声，声音比较响亮，类似放枪，可以判断出设备中的元件可能已经被烧熔。如果声音比较沉闷，可以判断出故障点不在外侧，而是在深处。

最后是触摸，技术人员将手放在设备外壳上，如果感觉非常烫，说明表明温度达到了50度，而电器设备的内部温度一般比外壳要高出10度到20度，说明设备内部温度很有可能已经超过了电动机的工作的极限温度。如果不采取降温措施，电动机就会加速老化，降低使用寿命。

2.2短路与断路检测法

首先是试灯检测法，就是将发动机用夹子夹住，接通开关以后，用测试棒逐段检测，如果试灯亮了，说明电路正常接通。如果试灯不亮，说明发生断路故障，故障点就处于亮灯和不亮灯之间。

其次是利用电压表对断路情况进行检测，需要在发动机上连接直流电压表的一个接线柱，将测试棒从另一个接线柱上引出，之后接通开关，对设备进行逐段检查。如果电压表存在指示电压，说明电路正常接通。如果电压表中没有指示电压，说明发生断路故障，故障点位置就处于有无指示电压的两点之间。

最后是电源短接检测法，这种方法主要用来判断设备是否发生短路故障。按照检测要求连接好电路后通电，如果保险丝熔断，说明存在短路故障，检测短路具体部位时，可以采用电源短接法。将火线从蓄电池上引出，从用电设备向着开关方向逐段接触检测，根据设备反应判断出故障位置。

2.3综合诊断法

电气系统的检测有很多种方法，这些方法虽然在维护机械设备稳定运行中发挥重要作用，但是仍旧不能满足实际需要。首先，检测功能比较单一，每次检测大多数都是针对一种或者是几种电气设备，综合性不强；其次，检测过程中的自动化程度不高，检测效率还有待提升；最后，故障诊断结束以后，经常出现误报或者是漏报问题，为后续维修工作带来麻烦。为了解决上述问题，人们提出了综合诊断方法，就是在计算机系统的支持下，将各种诊断方式综合起来使用，取长补短。该种诊断方式的应用范围较广，自动化程度高，可以对输出电压以及激磁电流等重要设备信息进行时时采集，系统自动将收集到的数据进行处理，根据处理结果判断出故障位置，并在系统中直接显示出来。技术人员可以根据系统显示的故障位置以及故障类型直接对设备进行检查，针对性较强，用最短的时间修复故障，保证机械设备的正常运行。

2.4红外线诊断法

在机械设备的电气系统故障检测中，红外线诊断法是一种较为先进且技术含量较高的诊断方法，其主要通过红外热像仪进行具体的机械化设备电气系统的故障检测。具体来说，红外线诊断法在具体应用中通过红外热像仪对出故障的机械设备电气系统的表面温度、热谱图、相对温差进行相关比较与分析，通过对相关机械设备电气系统不同部位进行红外线诊断的比较分析，得出相关机械设备电气系统是否存在故障这一结果。这种机械设备的电气系统故障检测是根据相关故障会造成机械设备短路、绕组、磁路、介损增大等现象，因此红外线诊断法通过对机械设备电气系统是否存在相关检测图像不稳定、不规律进行具体故障的判断。

总结：在机械设备中，电气系统是非常重要的组成部分，系统性能对设备能否正常运行产生直接影响。因此，需要采用科学、有效的方法检测和判断系统故障，所以我们说机械设备电气系统的故障诊断是一门集多种学科为一体的综合学科，而对其的相关研究也必将推动我国相关学科的发展，所以我国相关研究机构必须通过不断地深入研究，在不断解决各类新型机械设备电气系统的故障诊断问题的同时，采用世界中多领域的研究成果加深自身的技术含量，以此更好的进行机械设备电气系统的故障诊断工作。本文介绍了几种常用的故障检测方法，希望能为我国机械设备电气系统的故障诊断提供一些启发。

参考文献：

[1]吕灏.工程机械设备电气控制系统故障分析及检查排除[J].无线互联科技，2015，01：114.

作者简介：

贾明越，男，山东省青州市，武汉纺织大学