电气控制系统的故障检修及安全运行

张露露

（北京华福欧科科技发展有限公司 北京市 102200）

随着经济社会的不断进步，电气行业取得了快速发展，而电气控制系统作为电气工程中的重要组成部分之一，已经成为推动社会生产力快速发展当中不可或缺的组成部分。然而在电气控制系统当中涉及到大量而且复杂的线路，且电控系统工作的环境也比较复杂，所以在电气控制系统的正常运行当中总会出现诸多问题。在电气控制系统的发展历程中，曾经多次出现因为电气控制系统故障导致的经济损失和人身安全事故。因此，只有熟练掌握电气控制系统的故障诊断和维修方法，同时制定相应的措施，才能保证其高效有序并且安全的运行。

1 电气控制系统的概念

电气控制系统是指将多个电器配件组进行组合，达到某种控制功能的系统，也即二次控制回路。控制线路的基本回路由电源供电回路、保护回路、信号回路、自动与手动回路、制动停车回路、自锁及闭锁回路七个部分组成[1]。通常设备不同，要求的控制回路也不一样，且对辅助电气设备的要求也有所不同，因此，对于高压和低压设备的控制回路设计方面也存在较大的差异。本文的研究主要围绕低压电气设备进行，保证研究问题具有一定的针对性与实用性。

2 电气控制系统的常见故障及诊断方法

2.1 常见故障

在电气控制系统中，因为各种各样的原因会发生很多不同的故障导致系统停止运行，通过总结分析控制系统的典型案例发现常见的故障通常包括以下四种[2,3]。

2.1.1 电机设备过载过流故障

电机的运行包括送电瞬间、起转、和稳定运行三个阶段。电机刚送电瞬间转子还未转动时，此时电流很大称为冲击电流，一般为额定电流的10 到14 倍；电机起转之后电机的电流开始减小，此时的电流称为启动电流，一般为额定电流的6 倍左右；当电机转子旋转越来越快达到额定转速时电机电流就是额定电流。当电机的电流大于额定运行电流一定值并维持一段时间，我们把此时的电动机运行状态叫做过载状态，此时的电流就是过载电流。如果电动机的阻转矩突然加大，我们把这种运行状态叫做堵转，堵转电流大于过载电流，但小于起动电流。如果电动机回路突然发生了短路，且电流大于10 倍额定电流，此电流就是短路电流。过载电流与短路电流的合并，就是过电流。电机设备运行过程中负载过大、电机扫膛、电压过高等都会造成设备过载运行，长时间过载运行就会损坏电机。

2.1.2 缺相故障

在电气控制系统中，三相电源必须同时正常供电系统才能正常运行，当任意一相断电就会导致相电压降低。此时，小功率用电器依然可以运行，但是由于电源电压达不到额定电压，因此用电器的功率会降低。比如，风扇的转速会降低等。大功率用电器，比如车床等，由于所带负载较大，输出功率不够，就会使机器发热，长时间运行，则会烧毁。

2.1.3 短路故障

电控系统短路故障是极为严重的电气故障，主要分为电源短路和局部短路两种。电源短路时电阻无限小，电流就会无限变大，不仅会造成所有用电设备无法工作，而且很可能会烧毁用电设备或电器元件甚至引发火灾等严重事故。局部短路是指一个或几个电器元件被短路，这种短路短时间内一般不会造成大面积的损害，甚至会成为不易发现的潜在威胁，但是时间一长必定会造成严重的系统故障。因此，电气检修人员需要对系统短路故障有清晰的辨别能力才能第一时间判断故障位置并解决故障。

2.1.4 线路接触故障

控制线路的接触问题无论在控制系统生产时还是正常运行中都是极容易出现的，这类故障会引起控制指令失效或者电机设备过载等故障从而导致电气设备停止运行。线路接触故障主要包括导线与导线之间和开关等电器元件本身接触不良这两类，但是无论任何地方出现线路接触不良故障都会影响系统的高效运行。

2.2 故障诊断方法

电气控制系统故障的诊断宗旨是快速、安全、准确。当电控系统出现故障时，专业电气检修人员必须第一时间到达现场以避免故障范围扩大造成更严重的后果；在故障诊断过程中应遵循由立体到平面，再由面到点的方针准确定位故障位置；诊断过程中要注意设备及线路安全更要注意自身和他人的人身安全。这就要求电气检修人员不但要熟练掌握电气专业知识，还要遵循科学的诊断方法。常用的诊断方法主要有以下三种。

2.2.1 直接观测法

直接观测法是指电气检修人员对电气控制系统进行全面的直接观察，寻找是否有发光、冒烟、异响等现象，同时对现场操作人员进行了解故障发生前中后有何异常现象。这种方法有助于技术人员快速有效的判别故障范围和故障类型，但是对技术人员的技术经验要求比较高。

2.2.2 原理图，时序图分析法

这种方法是根据系统电气原理与工作时序以及系统各部件的工作关系对故障现象进行分析，从而缩小检修范围最终确定故障发生部位。在复杂电气控制系统中存在很多的电气元件、电气设备和复杂线路，如果检修人员对系统中各个部件和线路进行逐一排查，不仅缓慢劳累而且容易出错。借助系统原理图和工作时序图可以高效有序的对整个控制系统进行检查，而结合故障现象进行分析，可以直接缩小检修范围，避免繁琐多余无关检查，极大提供故障诊断效率。

2.2.3 测量法

测量法就是借助万用表、电笔、摇表等测量工具对电气系统故障进行检测，以达到定位故障位置的目的。这种故障诊断方法的主要原理是通过测量电路电压或者电阻来判断控制线路是否正常工作。测量电压法需要在电气控制系统通电情况下按照从电源进线一直到下面各个支路的顺序进行逐一测量，通过电压的变化判断故障发生的位置；测量电阻法是在电气控制系统断电情况下，通过测量控制线路的阻值来判断是否存在短路、断路、接触不良等情况。

3 故障解决

在诊断出电气控制系统的故障原因之后，对于保证系统的安全运行只是完成了第一步，必须找到解决故障的维修方法才行。对于不同的电气故障有不同的解决方案，但总的来说，解决故障应当在保证安全的前提下找到最高效的方法，避免扩大故障范围，这就要求电气技术人员不断积累经验总结教训，提高自身的专业能力。总结发现，所有电控系统出现的故障解决方案无外乎以下两类[4]。

3.1 排查法维修

排查法作为最常用的电气控制系统维修方法，是每一个电气技术人员首要掌握的维修技巧，排查法可以分为四类分别是故障代码分析法、仪表排查法、系统自排法和短路分析法。

首先是故障代码分析法，现在的电气控制系统在设计时都会有相应的故障代码信息，系统发生故障时，可以通过查询系统故障代码分析出故障类型和故障原因，然后针对性解决故障；其次是仪表排查法，这种方法主要是指利用万用表测电压、电流和电阻的功能来排查系统是否存在电源缺相、线路过载和短路断路的情况，进而排查出故障原因采取可行的解决方案；再次是系统自排法，在比较简单的电气控制系统发生故障并且没有明显的发光、冒烟和异味时，可以选择让系统自行运转一个周期，观察每个环节的工作状态进而排查出故障发生点，以便于解决问题；最后是短路分析法，当找到故障发生的大致位置后，用导线短接的方式跨过怀疑存在故障的电气元件，如果系统恢复正常，证明之前诊断的故障点正确，就可以对故障点进行维修或更换。

3.2 工艺流程法维修

近年来，我国工业技术发展迅速，自动控制技术逐步提高，产业集成化程度日益加深，电气控制系统也是越来越集成化和复杂化，很多电气系统故障仅仅通过排查法是无法解决的，而工艺流程维修法可以对电气控制系统进行全面的排查，较快速的定位故障点进而解决问题。

工艺流程法维修就是从供电电源开始，按照电气控制系统和相应的电气设备、机械设备的工作步骤逐一进行排查，检测主控制器、连接线、继电器、仪表等电气原件是否存在异常，观察电机、传感器等电气设备是否正常工作，检查蝶阀、机械手等机械设备的行程是否到位。同时，还可以采用逆向思维，通过反向工艺流程来检验电气线路和电气部件是否正常。工艺流程维修法的优点在于检验故障和维修故障的全面性，它能够保证技术人员在处理故障过程中避免遗漏，这种方法不仅能帮助电气技术人员完整的解决故障，而且还有利于分析故障发生的原因。

4 故障规避建议

4.1 制定保养维护计划

任何设备和产品都有使用寿命，而恶劣的环境、过度的使用和自身的老化都会缩短产品使用寿命。电气控制系统也一样，由于很多时候其工作环境很复杂，会严重缩短线路和各部件的使用寿命，从而导致电气故障的产生，最终造成经济损失，因此，制定严格的定期维保制度很有必要[5]。

（1）要对电气控制系统的卫生环境进行定时清理，特别是高压电气设备，灰尘会导致高压击穿以致设备损坏；

（2）要定期检查所有线路的绝缘度是否良好，尤其是裸露在外面的线路，检查绝缘层是否存在露铜、裂纹、风化等现象；

（3）定时检查接线端子和连接插头等电气连接部位，防止虚接、断接的现象；

（4）在控制室门口设置挡鼠板，防止老鼠等小动物进入带电设备内造成系统短路。只有把平常的维护保养工作做到位，才能从根源上避免电气故障的发生，从而使电气控制系统长期高效稳定的运行。

4.2 操作人员培训

在生产过程当中，电气控制设备操作人员都是一线工人，对电气知识了解不深，只会简单的操作，所以就增加了电控设备发生故障的几率。因此，操作人员上岗之前必须由专业的电气人员对其进行正确的培训，才能降低电气控制系统故障发生的风险。

操作人员培训内容主要包括操作安全和故障应急处理两方面。首先，在系统上电之前必须检查所有设备是否在初始位置，必须按照操作流程一步一步进行，不可擅自更改操作顺序或更改电气控制系统；其次，发生故障之后做简单的应急处理避免故障范围扩大，如有冒烟着火等现象，禁止使用液体灭火以免造成安全隐患或人员伤亡。

4.3 维修记录归档建档

电气控制系统在运行过程当中避免不了出现多次故障，电气检修人员在对系统故障进行处理之后必须做好维修记录和电气元件更换记录，建立维修档案。在检修过程中应当尽量避免对原有控制线路进行更改，如果必须更改线路，更改之后应该在电气原理图上做好标注或者重新画更改之后的原理图，防止以后发生相关故障时其他检修人员在不知情的情况下造成不必要的麻烦。同时，所有电气相关的原理图资料、说明书和维修记录必须有专人保管，避免遗失。

5 结语

综上所述，要想保证电气控制系统的零故障运行时很难，因此，只有提高电气工作者的专业能力，重视电控系统的故障诊断技巧，熟练掌握各种电气故障的解决方案，提前做好电控系统的保养工作，才能防患于未然，尽量降低电气故障发生的概率。当故障发生时，电气维修人员必须严格按照正确的方法进行处理，但是不能完全生搬硬套，学会理论结合实践，快速、安全、准确的排除故障，从而保证电气控制系统的稳定运行。