工程机械电气系统设计与故障分析

周国俊

摘  要：本文通过阐述工程机械电气设备中常见的开关故障、元件烧毁、回路线缆、报警灯以及环境影响方面所出现的问题。进一步研究工程机械电气系统在设计时应注意的要点，并从原理及成本、PLC技术的应用、电源器件以及线束设计、做好恶劣天气防护等方面进行分析，以期能为工程机械电气系统设计提供参考。

关键词：工程;机械;电气;系统设计

前言：工程机械是装备工业的重要组成部分，影响我国的国防建设工程、交通运输建设以及能源工业建设和生产等等，而电气系统相当于工程机械的神经元。随着，此行业的不断发展，相关产品品种也日益增多，为保证工程机械的日常运营效率以及设备工作稳定性，应对其故障原因和设计进行更深一步的研究。

1工程机械电气常见故障分析

1.1开关方面故障

电气系统的常见故障主要是出在电气设备的一些部件中，像机械电气的开关是主要的运营零件，如果开关发生问题则将会对整体电气系统产生影响。开关发生故障主要可能是由两方面原因造成，一是由于开关在长时间频繁点触造成接触不良，二是由于电流不稳定对开关零件造成了影响，导致发热严重，使整个开关触点被烧毁，设备短路，从而造成电气系统以及设备无法运行。针对此类问题首先相关操作人员应按照标准操作流程进行，一旦发现开关接触不良或有发热现象时应及时检查电路和电流变化，更换相关部件，以免在设备在运营时发生事故。

1.2元件烧毁故障

在工程机械电气系统运营时，有很多时候无法正常运营和发生故障都有可能是元件烧毁所导致，其主要原因有两种，一是由于人为因素导致，二是由于天气原因所导致[1]。其人为因素主要是由于操作人员对机械的电气设备操作流程不够熟悉，没有按照正确的操作步骤执行所导致设备处于长期高负荷状态下工作，最终出现了元件烧毁现象。天气原因主要是由于雨水天气造成的短路以及防护措施不到位被雷击中等等。针对此类问题应有具体标准的操作流程规定，加强工作人员的业务培训，做好室外工程机械恶劣天气的保护措施，避免相关元件被烧毁。

1.3回路线缆故障

回路线缆主要出现在高压机中，其会在产生电流之后，在较短时间内就达到较高的数量，这样就会造成了电气系统以及设备出现较大的问题。还有可能是因为电缆内部出现了问题，其铜芯绝缘层遭到了破坏进一步导致了电气系统和设备的故障。针对此类情况工作人员应及时检查相关线路或电源线，可以通过PLC技术和集成系统相结合及时对故障问题传送信息，这样也进一步提高了工作人员的工作效率。

1.4报警灯故障

在工程机械电气系统中充电式报警灯故障，将会对机械以及系统带来较大的影响，由于无法报警，就无法及时提示系统的故障，使工作人员立即修复，从而造成问题的进一步扩大。出现这类原因主要是因为，发电机无法正常发电，保险丝由于长时间保持在高温状态进一步导致了熔断，导线的线束短路以及仪表器故障对其产生了影响。针对此类状况应先检查发电机是否有问题，重新启动发电机，将发电机维持在中速运行，然后测量电压是否稳定，如果没有电压输出，或者输出电压较低时则表明发电机故障。然后对充电报警的整体电阻进行测量如果发现短路或者接触不良等问题，应及时采取补救措施。

1.5环境因素影响

导致电气系统故障还有一个重要的原因是环境因素所造成，主要影响有两个方面，一是温度问题，二是湿度问题。由于电气设备在运行过程中自身就会将一部分的能量转化成热能，所以如果在周围环境温度较高时，势必将会对其造成较大的影响。环境中的湿度较大，主要原因是雨雪天气累积所造成，有些室外的机械设备由于没有良好的保护措施，其雨雪天气会对其造成腐蚀和寿命减短的现象。针对此类问题，应在设计时做好相关保护措施，避免由于外界因素对于机械和系统所造成的伤害。

2工程机械电气系统设计要点

2.1原理及成本分析

任何设计都离不开前期的规划以及成本的分析，对于工程机械电气系统而言，原理图的设计是其工作中的关键步骤之一，它有区别于其他设计图纸，其中包括了电器件以及标志的设计，主要是为了解释定位及工艺机械的功能。在进行电气系统设计时，应遵循国家相关标准，不同的符号代表不同的电路以及元件，要尽量采用常见的符号以及标志。在图纸中要清晰表达线号以及线径，这样能够作为插件或者插件空间来完成。在设计中也应对复杂的电气部件以及电路进行有效分离，这样便于日后维修分离部件。设计时也应控制好其成本，在做整体的规划预算时要注意其灵活性，要有可上下浮动的空间，因为要考虑到后期机械设备工作的具体环境及情况，相关配件在保证整体质量的同时，也应选择性价比较高的配件这样也就进一步保证了工程机械制作时所投入的成本[2]。

2.2PLC技术在集成控制系统中的应用

我国目前处在信息化2.0的时代，在这个全面开发并应用现代化信息技术的时代里，在进行工程机械电气系统设计时应引入高科技现代技术。像PLC系统就在机械电气系统中的集成控制系统中起到了很关键的作用，由于PLC技术是一种结合运用计算机以及自动化技术的电子装置，所以能够完善集成控制系统的功能，并且通用性较强，使用也比较灵活。其可以根据基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算功能，结合扩展单元、智能单元以及特殊功能模块，根据系统要求实行位置控制、PID运算以及远程控制等，既可以控制单台设备也可以用于现场控制。

2.3PLC技术在故障排查中的应用

在工程机械设计中加入PCL技术，在故障排查中也具有一定的优越性。PCL技术能够与其他电气控制系统相结合，应用范围较广，抗干扰能力也比传统的机械电气设备要强，这也就进一步保证了故障的发生率较小。并且它可以实时监控电气控制装置的运行状态，通过远程技术，将相关的信息发给工作人员，工作人员将依靠PCL技术所发出的提示，进行设备的运维工作，在进行维保工作时，不再用逐一排查故障的位置，通过PCL技术能够在短时间内精准定位故障发生处，这也就进一步缩短了工作人员的故障排查時间，提高了维修的效率以及保证了工程机械的运营稳定性。

2.4电源器件以及线束设计

首先是在选择电器件方面，在选择仪表、灯具以及蓄电池等一定要注意产品是否符合国家规定及标准，不仅要考虑机械成本问题更要考虑到功率是否会对其电流和整体线路产生影响，还要选择适合机械以及周围环境的电器件。在进行线束设计时，要考虑到其结构的合理性，要在设计中标明其标识，并要在设计中详细说明其线束的设计以及检查相关线路，要充分的考虑到对于线路的保护问题。在进行装备配置的相关设计中也要考虑到机械设备的整体结构，并且要保证其合理性，还要有一定的兼容性[3]。

2.5恶劣天气防护

天气是影响工程机械电气系统使用的重要因素，很多机械设备都需要在室外进行作业，所以在进行设计时要充分考虑到外界因素的影响，做好相关电气设备的电缆、降温以及防水保护工作。可以对线槽进行密封，不让雨水等进入到电气系统当中，尤其是在南方部分雨水酸性较大，很容易对工程电气系统造成腐蚀，所有的电控箱也要配有相应的密封装置，北方则要注意雨雪天气对电气系统的整体影响。

结语：综上所述，工程机械电气系统离不开电气设备以及电子系统的正常运行和使用，面对工程机械行业的发展应在设计中引入高科技现代化技术，保持与时俱进的精神，以保证工程机械能够更好地代替人力进行操作。也希望通过对其故障的排查和科学的设计，能为我国工程机械行业发展起到推动作用。

参考文献：

[1]谷兴杰. 工程机械电气系统设计与故障分析[J]. 电脑高手（电子刊），2021（1）：339.

[2] 宋云鹏. 工程机械电气系统设计与故障分析[J]. 百科论坛电子杂志，2019（4）：709.

[3] 马伟伟. 工程机械电气系统设计与故障分析[J]. 现代工业经济和信息化，2021，11（6）：189-190，194. .