电气工程技术及机床电气安全设计分析

李家齐

（希斯机床（沈阳）有限责任公司 辽宁 沈阳 110142）

1 引言

电气工程技术是现代社会发展中的重要组成部分[1]。实体经济在国民生产总值中占有大部分份额，它的发展受到了越来越多来自政府及科技工作者的重视。工业现代化的推进离不开电气工程技术的发展，其发展水平的高低直接影响着我国工业信息化、智能化进程。任何技术都无法保证，在独立存在的情况下充分发挥其作用。同时，电气工程技术发展过程中存在的问题，也得到了越来越多来自工程技术人员的关注。其中安全问题关乎生产过程是否能够平稳运行，操作人员的生命安全是否能够得到保障。因此，电气工程技术在特定领域内的安全设计问题至关重要。本文以机床生产为背景，在深入分析了现代电气工程技术的发展趋势，影响因素及安全问题的基础上，给出了电气工程技术在机床电气安全设计中的应用过程，有利于电气工程技术的进一步发展及指导安全生产。

2 现代电气工程技术的发展趋势

现代电气工程技术在工业生产中发挥着不可替代的作用，完成了从原始的手工操作到机器操作的批量化生产。利用电气化的生产设备，设计自动化的生产流程，不仅大大提高了生产力，推动了社会经济发展，而且降低了时间成本，节约了自然资源，为创造更多的经济价值提供了前提和保障。

3 现代电气工程技术的影响因素及安全问题

现代电气工程技术的发展主要有下面几个影响因素：

3.1 交叉相关学科发展的影响。电气工程技术在应用过程中并不是单独存在的，它需要与其他技术配合完成相应功能。这势必会受到其它交叉学科的影响，主要包括电子信息技术、计算机技术、机械制造技术及通讯技术等等。这些技术在科技人员的努力下，不断更新和完善，它们对现代电气工程技术的发展起到了重要的推动作用。

3.2 社会的发展对电气工程技术提出了新的要求。随着我国工业化进程的推进，企业对生产的自动化水平的要求越来越高。自动化、信息化、智能化的发展趋势，为现代电气工程技术的发展指明了方向。

工业生产的日益复杂对安全生产也提出了更高要求。安全事故不仅严重降低产能，减少经济收益，更重要的是，会对操作人员产生巨大的人身威胁。以化工生产为例，很多化学物质会对人体健康产生严重影响，若发生重大的安全事故，其后果是不堪设想的。因此，安全生产问题至关重要，电气安全设计为安全生产提供了有力保证。下面以机床生产为背景，阐述机床电气安全设计问题。

4 机床电气安全设计

机床的电气设计需要符合国家的有关标准。如：国标GB 5226.1—2008/IEC 60204-1:2005《机械电气安全 机械电气设备 第一部分：通用技术条件》。其中分析了危险情况的起因[2]：电气设备失效或故障，从而导致电击或电火的发生；控制电路（或者与其有关的元器件）失效或故障，从而导致机械误动作；电源的骚扰或中断，以及动力电路失效或故障造成的机械误动作；由于滑动或滚动接触的电路连续性损失，所引起的安全功能失效；由电气设备外部或内部产生的电骚扰（如电磁、静电），从而导致机械误动作；由存储的能量（电气或机械的）释放，从而导致会引起伤害的非预期动作；噪声达到危害人员健康的程度；会引起伤害的外表温度。

需要针对上面的危险情况制定相应的安全措施。包括设计阶段的安全准则和要求用户自行配置的综合设施。在设计和研制机床的过程中，应首先对可能存在的机械及电气设备的危险和风险进行提前判断。若在设计阶段无法消除或降低预判的危险和风险，应该提供降低危险和风险的安全防护及设计警示方案。对用户需要注意的安全事项予以充分地声明，对于可能出现的一些安全问题，给予适当的指导。

机床电气安全设计主要涉及以下几个方面：

4.1 急停开关

急停开关应放在操作人员最容易操作的位置及其它可能需要引发急停的位置；机床操作平台上的急停开关需要统一采用Φ22规格红色蘑菇头式按钮开关，按钮底部安装Φ60黄圈；若有多个相同功能的急停开关，需要使用串联的方式连接；在设计急停开关信号时，除了将其编入PLC程序，还要使其在硬件电路上可直接作用于伺服系统，使其断开，同时不能引起自由停车。

4.2 防护门安全开关

为保证机床操作人员的安全，电气设计上必须有防护门安全开关信号。

4.3 机床总开关脱扣电路

脱扣电路设计的目的是在机床正常工作时，电箱可正常通电工作。当电箱门打开时，脱扣线圈回路闭合，总空气开关断开，用来保证人员的安全。因此，机床总空气开关应配置分励脱口装置，并在电箱上安装电箱门状态开关，将开关串入脱扣电路。通过开关状态的切换，控制总空气开关。电箱上应当贴有安全警示标牌。对于电箱开门带电诊断的操作，电箱门上应当有安全说明标牌。

4.4 机床总开关操作手柄

机床总空气开关必须安装旋转操作手柄；旋转操作手柄上提供能够用挂锁锁住的机构，锁住后，能够防止操作旋转手柄使空气开关闭合；在操作说明书的安全须知中，必须作如下说明：在打开电箱进行电气维修时，必须用挂锁将旋转操作手柄锁住，以免其他人员误操作发生危险。

4.5 接地铜导线的最小截面积

机床接地铜导线的最小截面积根据设备供电相线的截面积来选取，其规则为：当截面积小于等于16mm2时，则最小截面积等于截面积；当截面积大于16mm2小于等于35mm2时，则最小截面积等于16mm2；当截面积大于35mm2，则最小截面积等于截面积的一半。

4.6 接地方式

机床采用共地接地方式，为此相关要求如下：

出厂技术文件必须要求用户提供良好的接地；交流变压器输出的0线和24V直流电源输出的0V线，在接线端子排上集中后，分别用白色导线与接地端子排连接，需要时可以将白色导线断开以实现浮地接地方式；电气柜内所有接地线必须与接地端子排直接连接，不准用串联方式接地；用户的地线直接连接到接地端子排上，不可以用普通接线端子排转接。

4.7 电箱照明电路

电箱照明电源由用户引入AC220V电源，当机床总开关断开时，不会断开此电源；电箱照明灯前端必须有匹配的，用于保护的微型断路器及电源接线端子；微型断路器及接线端子处要设置经久耐用的永久性警告标牌；电箱照明电路必须与其他电路隔离；电箱照明电路必须采用橙色导线连接。

5 结论

随着社会科技的发展及工业自动化、信息化水平的提高，电气工程技术发挥着越来越重要的作用。本文主要论述了电气工程技术的发展趋势及影响因素。对电气工程技术在特定领域内的安全设计问题给予了关注。以机床生产为背景，给出了电气工程技术在机床电气安全设计中的应用过程，有利于电气工程技术的进一步发展及指导安全生产。随着电气工程技术的迅猛发展，企业和部门应抓住新时代的机遇，强化科技队伍专业技能培训，引进和吸收新的技术，实现技术更新和产业升级。

[1]黄民德，季中，郭福雁.建筑电气工程施工技术[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]机械安全机械电气设备第1部分;通用技术条件[S].中国标准出版社，2003-5-1.