工程機(jī)械電氣故障起因與對策

1、淺談工程機(jī)械電氣故障的起因及對策 王周忠 【摘 要】：引起工程機(jī)械電氣系統(tǒng)故障的原因復(fù)雜多樣，本文從內(nèi)、外 因角度出發(fā)，對引起工程機(jī)械電氣故障的常見原因進(jìn)行梳理闡述，并有針對 性的提出了解決方法，對工程機(jī)械電氣系統(tǒng)的正確使用具有積極的借鑒意義。 【關(guān)鍵詞】：工程機(jī)械 電氣 故障 0 引言 工程機(jī)械尤其以外接電源作為動力源的工程機(jī)械像砼輸送泵、液壓鑿巖 臺車、干濕兩用噴漿機(jī)、軸流通風(fēng)機(jī)等，常因電氣系統(tǒng)故障而直接影響設(shè)備 正常工作和使用壽命，給施工進(jìn)程帶來較大負(fù)擔(dān)。造成故障的原因很多，有 作業(yè)環(huán)境的原因，有運(yùn)行條件的原因，有操作（駕駛）人員不注意技術(shù)保養(yǎng)， 對電器故障處理不當(dāng)和使用不正確的原因，也

2、有設(shè)計、制造和選材等方面的 原因。歸納起來，主要有以下幾種原因： 1 環(huán)境條件引起的電氣故障 對工程機(jī)械電氣系統(tǒng)影響比較大的環(huán)境條件主要有溫度、濕度、空氣污 染狀況以及大氣壓等。據(jù)不完全統(tǒng)計，環(huán)境條件改變因素造成的電氣故障占 電氣系統(tǒng)整體故障的 30% 。 1.1 溫度的影響 工程機(jī)械電氣系統(tǒng)在工作過程中，電氣設(shè)備的做功使設(shè)備的自身溫度升 高，如果周圍環(huán)境溫度再偏高，空氣的流動性差，或者散熱效果不好，使電 氣設(shè)備的熱量不能盡快散發(fā)出去，必將使電氣設(shè)備溫度升高。從某種意義上 講，在未損壞的情況下，溫度對電器元件的影響主要體現(xiàn)在零漂和線性度上， 如果溫升或溫度超過其允許的極限值時，金屬材料軟化，機(jī)

3、械強(qiáng)度下降，有 機(jī)絕緣材料變脆老化，絕緣性能下降，極易導(dǎo)致電接觸點(diǎn)不良、電子元器件 擊穿、線路起火等電氣故障。據(jù)不完全統(tǒng)計，溫升致使電氣系統(tǒng)故障率增加 36% ，使電氣元件壽命縮短 33% 。 1.2 濕度的影響 濕度對工程機(jī)械電氣設(shè)備的影響主要是絕緣強(qiáng)度、長霉、金屬腐蝕等。 常年在濕度較高的地區(qū)作業(yè)，不僅使電氣設(shè)備絕緣性能下降、易遭腐蝕，而 且容易使霉菌發(fā)芽生長，嚴(yán)重降低電氣設(shè)備的性能和使用壽命，甚至造成電 氣故障。冬季隧道內(nèi)溫度較高，濕度較大，當(dāng)場外設(shè)備停放在嚴(yán)寒位置時間 較長時，設(shè)備表面溫度很低，若馬上進(jìn)洞通電施工，極易使電氣金屬表面形 成液化水珠，破壞電氣設(shè)備絕緣，造成短路燒壞電氣元件

4、的后果。據(jù)某單位 一個地下設(shè)施統(tǒng)計，該設(shè)施平均濕度為 76% ，溫度為 32%，通風(fēng)條件較差， 在該設(shè)施內(nèi)存放的設(shè)備因?yàn)殚L霉，電器平均每年損壞 30% 以上，絕緣電線損 壞達(dá) 15% 左右，電器的使用壽命一般只有 3-5 年，遠(yuǎn)低于設(shè)計壽命 10 年。 1.3 大氣壓的影響 工程機(jī)械上安裝的電氣設(shè)備大多數(shù)是按照海拔不超過 1000m 的環(huán)境條 件設(shè)計制造的。當(dāng)這些設(shè)備應(yīng)用于海拔超過 1000m 的地區(qū)時，由于空氣密度 降低，大氣壓降低，電氣元件受熱溫升加快，將使密封元件內(nèi)的空氣壓力迅 速增大，造成體積膨脹，散熱效果明顯下降，對電氣設(shè)備的工作性能產(chǎn)生一 定的影響，這也是高海拔地區(qū)工程機(jī)械電氣故障

5、高發(fā)的原因之一。 2 運(yùn)行條件引起的電氣故障 當(dāng)電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)與額定值差別較大，或設(shè)備本身的運(yùn)行工況（機(jī) 械狀態(tài)）與出廠工況差別較大，運(yùn)行條件和運(yùn)行工況對設(shè)備正常運(yùn)行狀況影 響比較大，其中由于電流過大引起的電動力、電接觸不良、電網(wǎng)運(yùn)行工況變 化占的比例較大。據(jù)不完全統(tǒng)計，運(yùn)行條件改變造成的電氣故障占電氣系統(tǒng) 故障的32%。 2.1電動力引起的電氣故障 電動力與電流大小密切相關(guān)。在小電流情況下，電動力對電氣系統(tǒng)的正 常工作沒什么影響，然而，在大電流情況下，尤其在短路電流作用下，所產(chǎn) 生的電動力是很大的，可造成導(dǎo)體變形、接頭松脫、開關(guān)誤動作、電容燒毀 等電氣故障。因此，電氣系統(tǒng)必須具備在短路電

6、流作用下不致?lián)p壞的穩(wěn)定性， 如系統(tǒng)加裝熱敏過電流繼電器、急停按鈕開關(guān)，就是保證在過載情況下，電 路自動斷開，確保電氣系統(tǒng)安全。 2.2電接觸不良引起的電氣故障 電接觸不良是造成工程機(jī)械電氣系統(tǒng)故障的重要原因。工作中，由于震 動、電氣元器件銹蝕、氧化、老化、修理或其它原因，引起電接觸不良，使 電接觸點(diǎn)處發(fā)生發(fā)熱、接觸電阻過大、接觸點(diǎn)電壓降大、電路不通等故障， 嚴(yán)重的發(fā)生電器燒毀等事故。譬如，交流接觸器觸頭壓緊彈簧變形或彈性減 小，將使接觸觸頭松動、觸頭未接觸、導(dǎo)線聯(lián)接點(diǎn)未搭接好、導(dǎo)線與設(shè)備接 線端子聯(lián)接螺釘松動、錫焊點(diǎn)斷開等，常常導(dǎo)致電路不通或壓降下降。例如 一臺ATLAS 104臺車每次起動

7、時都出現(xiàn)缺相報警故障，55KW 主電機(jī)無法起動，而電源進(jìn)線處 三相電壓均有 408V ，檢查電源變壓器和電纜線的容量均滿足要求，經(jīng)過進(jìn)一 步檢查，發(fā)現(xiàn)上一級配電箱內(nèi)電源開關(guān)（如圖 1），A 相進(jìn)線接線端子與接線 鼻之間接觸面不平， 造成接觸表面氧化銹蝕， 因接觸不良， 造成大電流時在 A 相靜觸頭上聚集大量熱量，熱量通過動觸頭傳遞至壓緊彈簧，造成壓緊彈簧 受熱疲勞損傷，失去原有的彈性，最后造成動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)之間的接觸不良， 接觸觸點(diǎn)全部燒掉，才形成了以上描述的故障現(xiàn)象，通過更換該開關(guān)，緊定 接線端子，故障排除。 2.3 電網(wǎng)運(yùn)行工況變化引起的電氣故障 當(dāng)電源電壓比電氣設(shè)備額定電壓偏高或偏低、電

8、源不對稱或負(fù)載不對稱 時，工程機(jī)械電氣設(shè)備將受到影響，不能正常工作，嚴(yán)重情況下，將使電氣 設(shè)備損壞。如某工地在使用 MEYCO 濕噴機(jī)進(jìn)行噴漿作業(yè)時，設(shè)備每工作半 小時電氣系統(tǒng)保護(hù)開關(guān)動作，不能繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)。在排除機(jī)械、液壓和電氣 系統(tǒng)本身故障原因后，還沒有找到故障源，最后將目標(biāo)鎖定在電源電壓上。 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，變壓器距作業(yè)地點(diǎn) 1000 多米，作業(yè)地還有其它大功率用電設(shè)備工 作，使電源電壓浮動較大，導(dǎo)致濕噴機(jī)保護(hù)裝置運(yùn)行。投入移動式無功補(bǔ)償 裝置后，減少了三相電機(jī)的無功損耗，噴漿機(jī)就能連續(xù)進(jìn)行作業(yè)了。 3 使用維護(hù)引起的電氣故障 目前，工程機(jī)械向自動化、機(jī)電一體化、微電子化方向發(fā)展，科技含量 較

9、高，對操作維護(hù)人員的素質(zhì)要求較高。另一方面，工程機(jī)械作業(yè)多在陰暗、 潮濕、通風(fēng)不暢的惡劣環(huán)境中，震動沖擊較大， 對電氣設(shè)備的損害也較大， 容易造成接觸不良、絕緣性能下降及電氣設(shè)備的機(jī)械性損壞，如脫線、脫焊、 觸點(diǎn)抖動、搭鐵不良等故障。這就要求高素質(zhì)的使用維護(hù)人員，按照工程機(jī) 械保養(yǎng)規(guī)程定期對電氣系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計，因電氣系統(tǒng)使用 維護(hù)保養(yǎng)不到位引起的故障，占整個電氣故障的 11% 。例如，某工地，一單 臂鑿巖臺車配有 75 千瓦 6 極電機(jī)，采用星 -三角降壓啟動，并有短路和熱繼 電器過載保護(hù)以及自動控制系統(tǒng)?？刂乒窈团潆姽穸加须娏鞅怼与妱訖C(jī) 后發(fā)現(xiàn)，兩電流表所顯示的電流相差較

10、大，用鉗形電流表測量后，有兩相電 流均為 70 安，另一相電流為 115 安。由于三相電流不平衡，首先檢查電動機(jī) 的三相繞阻。 用萬用表測量三相繞阻值， 均為 1.2 毆姆，再用兆毆表檢查絕緣 電阻，測得相間絕緣電阻為 5兆毆，對地電阻為 20 兆毆，沒有發(fā)現(xiàn)異常，可 以排除電機(jī)故障。再檢查電路部分，線路接頭也未發(fā)現(xiàn)發(fā)熱和松動現(xiàn)象。用 萬用表測量電壓，控制柜的電源電壓均為 400 伏，可是啟動后電動機(jī)的工作 相電壓就出現(xiàn)了不平衡，拆下接觸器觸頭，發(fā)現(xiàn)接觸器相觸頭有燒傷痕跡， 使得接觸電阻增大。經(jīng)過處理后，故障排除。由此可見，電氣設(shè)備日常的維 護(hù)保養(yǎng)非常重要。 4 設(shè)計、制造和選材不當(dāng)引起的電氣

11、故障 工程機(jī)械電氣系統(tǒng)在設(shè)計時，由于考慮不周、選材不當(dāng)?shù)仍?，易造?產(chǎn)品缺陷，如電氣系統(tǒng)中各個電器設(shè)備兼容性差等，這方面國產(chǎn)工程機(jī)械出 現(xiàn)的頻率較高。據(jù)不完全統(tǒng)計，設(shè)計及器件缺陷因素造成的電氣故障占整個 電氣故障 18% 。比如國產(chǎn)裝載機(jī)將蓄電池置于機(jī)尾作為配重的一部分，這樣 安裝可以提高整機(jī)穩(wěn)定性，但大多采用的仍是老結(jié)構(gòu)的鉛蓄電池，不耐振且 使用壽命短。裝載機(jī)作業(yè)時自身振動比較強(qiáng)烈，且機(jī)尾振幅更大，容易造成 蓄電池的電解液溢出，如溢出的電解液得不到及時清理，就會腐蝕電池極柱 及連線，在連接處形成氧化層，導(dǎo)致接觸電阻增大；補(bǔ)充電解液時如不測量 電解液的比重也會出現(xiàn)問題，因?yàn)樾铍姵氐姆烹姺磻?yīng)與

12、環(huán)境溫度和電解液的 比重有關(guān)。尤其冬季電解液比重降低，電池的放電量也隨之減小，造成發(fā)動 機(jī)冷起動困難，很容易燒壞起動電動機(jī)和蓄電池極柱，引起蓄電池的早期損 壞。 5 其它因素引起的電氣故障 其他因素指一些不可預(yù)見的外力因素，為小概率事件，比如地震、大風(fēng)、 水災(zāi)、泥石流、雷電、臨時性大磁場等不可抗拒力，據(jù)不完全統(tǒng)計，其它因 素引起的電氣故障占整個電氣故障的 9% 。 6 預(yù)防對策 工程機(jī)械電氣故障與其它故障（如機(jī)械故障）相比，具有直觀性差、區(qū) 域性廣、復(fù)雜性高等特點(diǎn)，因此，平時要采取相應(yīng)的預(yù)防措施： 6.1 防高溫 工程機(jī)械電氣系統(tǒng)工作溫度盡量控制在 40 C以內(nèi)，如果環(huán)境溫度較高， 要采用一定

13、的降溫措施。對溫度過高的電機(jī)設(shè)備，采取冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫。 對要求較高的電氣設(shè)備，要用專用的電氣操作室，并配備通風(fēng)扇、空調(diào)等降 溫設(shè)備。如混凝土拌和站設(shè)有帶空調(diào)的專用操控室等。 6.2 、防潮濕。 工程機(jī)械電氣設(shè)備的使用環(huán)境濕度應(yīng)該控制在 40以下，如果濕度過 高，要采取通風(fēng)、局部隔離等除濕措施。如果遇雨雪天，要對電氣柜和電動 機(jī)等電氣設(shè)備采取防雨措施，如增加防雨罩等，對溫差及濕度較大的場合， 要防止液化水珠對電器設(shè)備的傷害。 6.3 防污染 施工現(xiàn)場一般環(huán)境惡劣，灰塵比較大，灰塵積存在電器元件上會導(dǎo)致接 觸不良。如果灰塵較大，要采取通風(fēng)、除塵等措施，如有必要，對重點(diǎn)電氣 部位如配電柜等要加蓋防

14、塵罩。每班作業(yè)結(jié)束后，要有重點(diǎn)的對電纜接頭、 接觸器和斷路器等主要電器元件進(jìn)行除塵。 有的工程機(jī)械如液壓鑿巖臺車潤滑部位的控制電纜容易粘上油污， 若長時 間不清理，電纜外表橡膠會被腐蝕，露出裸線，造成短路和接地。因此在做 完潤滑保養(yǎng)后，應(yīng)檢查電纜有無油污，如有，則應(yīng)及時用棉紗擦拭干凈。 6.4 重培訓(xùn) 加強(qiáng)對培訓(xùn)工作的組織領(lǐng)導(dǎo)，建立健全嚴(yán)格的操作維護(hù)人員選撥、訓(xùn)練、 考核、淘汰機(jī)制。培訓(xùn)時要針對工程機(jī)械種類多、型號復(fù)雜的特點(diǎn)，有針對 性地開展訓(xùn)練。另外要拓寬培養(yǎng)渠道，采取以老帶新、崗位比武、廠家見學(xué) 等方式，不斷提高操作維護(hù)人員的素質(zhì)，努力實(shí)現(xiàn)人機(jī)的最佳結(jié)合。 6.5 勤維護(hù) 按照工程機(jī)械電氣系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程，定期對