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电气自动化控制设备常见故障的维修及预防

2025-07-12 91 上传者：管理员

摘要：尽管工业制程大量采用电气自动化控制设备，但设备老化及故障也是无法完全避免的问题。常见的故障类型包括硬件故障和软件故障，这些故障均可能导致停工、停机现象的发生。因此,对设备进行有效的保养与预防性控制措施是必要的，其中包含定期的质量检查、利用监控技术预判故障、环境状况检测与调整设备维护措施等。

关键词：
故障预防
检修技术
环境状况检测
电气自动化控制设备
预判故障
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1、引言

随着工业自动化技术的不断发展,电气自动控制设备在各个领域得到了越来越广泛的应用｡电气自动控制设备的正常运行对公司生产与经济效益具有十分重要的影响｡但是由于其长时间运转,周围复杂的工作环境等因素,导致电气自动控制设备经常出现问题,严重影响着生产与企业的效益｡机器出现的问题可能会造成生产停滞､设备破坏,使维护成本增大､停工时间变长｡因此,如何有效防范并及时解决设备问题成为保障企业生产正常运行的关键｡

2、电气自动化控制设备常见故障类型

2.1硬件故障问题

电气自动化控制设备长期使用会使设备因各种因素的存在,出现故障情况｡时间的积累会使内部的元器件出现老化和磨损,或者是受外界环境的影响,造成性能降低甚至故障等问题｡例如,工作数年后的PLC(可编程逻辑控制器)就会因为处理速度减少了15%~30%｡硬件故障种类丰富,电路板上电容出现失效､电源接口连接松动､机械零件如齿轮过度磨损､传感器失灵灵敏度降低,等等｡例如,编码器误差放大数变成原来的十分之一,信号失真｡硬件故障原因丰富,较多涉及设计上的原因,如零件选择不当或者构造设计不合理｡恶劣环境也是造成设备出现故障的一个重要原因,如温度过高､湿度过高､灰尘太多､振动过强等｡随着设备工作时间的增加,硬件老化也会是故障产生的一个原因[1]｡

2.2软件故障问题

电气自动化控制设备的软件故障出现情况较多,可能是程序设计或者系统设定及操作环境等因素引起｡常见的软件故障有程序逻辑错误或者错判､控制策略偏移､通信故障､数据库受损､软件版本不兼容等｡例如,程序逻辑错误会使设备不能正常运行,如控制逻辑混淆或者判断条件出错会引起机械自控受影响｡若控制策略发生偏移,则可能导致系统响应速度慢或者出现过调,从而影响设备的准确性和有效性｡通信故障经常会在网络信号丢失及信号干扰情况下产生,可以使PLC不能同其他设备及主机之间进行交流沟通,导致信息丢失或延迟交换传递｡

3、电气自动化设备维护与故障预防措施

3.1做好质量检测与维护工作

定期进行设备质量检查是避免故障发生的前提,科学地计划并实施检查工作能够确保设备可以长期运行｡例如,针对变压器,每月均需对其进行部分放电检查,其结果的放电量>500pC,则表明有异常现象发生;转动机械设备,在每年必须对机械转动部位轴承的振动情况进行检查评估,当它的振动量>0.45g时需要更换轴承;电气系统在每季均需要对其进行绝缘电阻实验检查,当其电阻200μm,要尽早地进行更换,防止机械出现停机状态[2]｡当然,预知性保养也很重要,根据电气控制设备所处的环境及功能特性要制订相应的维护措施,如每季擦拭风扇及散热片,三年内将需要更换冷冻剂｡对设备进行定期的保养､修理､调节等工作,能够有效延长设备的使用寿命,提高设备的稳定运行性,降低故障率｡

3.2利用监测技术做好故障预测

借助先进的健康监控技术,可以实现在线监视和提醒电气自动化设备状态出现的变化｡基于数据处理的预测维护,大幅提高了电气设备的可靠性和易维护性,避免重大故障｡健康监测的主体是装在器械关键部件的传感装置,传感器收集器械工作过程中的温度､振动､电压､压力等指标,这些都是判断器械状态的参考因素｡这些信息通过传感器搜集到数据处理装置,再由大数据中心接收数据｡大数据中心会先对数据进行清洗､聚合和整理,然后转化为数据信息｡继而通过机器学习和深度学习的算法,利用过往数据进行研究分析,对器械工作过程中可能存在的潜在规律和异常因素进行挖掘,提前对故障可能性进行预警,如果发现存在问题,会根据故障带来的影响范围判定其严重性等级,预计未来还会出现的故障频率及作用｡风险值若超越设置的范围,则系统自动生成警报信息,以短信､邮件等方式,向相关人员发送预警消息,提示相关人员进行防范｡若通过测试发现是轻度故障,可直接观察,但如果危险系数较大,则工人需要立即处理或更换发生故障的零件,预防其恶化,导致更严重的后果[3]｡

3.3建立标准化操作规范

为了确保设备正常运行,要采用并严格遵守一系列全面的质控措施及规定程序｡这些措施需要贯穿设备在全寿命周期中,如设计､采购､安装､调试直至例行维护中的全过程,都要按照既定的标准和要求进行操作,预防出现由于错误的运行导致的各种故障｡在设计阶段要考虑充分设备的运行环境､载荷条件和其他相关情况,采取最为合适的设计规划与最佳配件的选用,从而保证设备的性能与抗性｡在采购方面要谨慎,从采购的设备及配件来看,能够保障达到质量标准,避免造成事故｡在安装调试试运行阶段中,要注意加入专业水准较高的专业技术人员,按照既定的正确方式方法进行,这样可以保证正确安装与调试,且达到预期要求｡在投入运行维护阶段,就各类设备编制详细的运行维护说明书,明确告知员工各个设备的使用规程,与此同时加强对维修人员的专业技能培训,从而保证该类人员业务素质的高度,才能避免由于人为失误导致的设备运行问题｡建立例行检查机制,及时发现可能引发的各类问题[4]｡

4、电气自动化控制设备的故障检修

4.1科学应用检修技术

针对自动化设备的故障问题,可通过试验室内仿真或其他类似模式找出其在运行过程中的重要数值信息,并同设备发生故障时所记录的保存信息进行比较,以此快速察觉该自动化设备在运行过程中出现的任何异常,从而确定出现问题所在的定位,再根据这些资料分析问题产生的原因,这种技术叫作实验法｡这种方法具有简便､精确的优点,不过由于此方法所带的维修成本过高,因此一般情况是不被推荐用于平时设备的维护当中｡想要减少故障率的发生,并且节约维修费用,公司应定期对电气化设备进行全面检查,从而查找设备出现故障时的问题｡检查的范围应包含每件零件损坏的状况和运行参数是否大于正常区间,参考数值如表1所示｡测试发电机的电压则应依照相应的标准,确定主参数的调节范围是否达到规定需求,以确保设备能正常且有效运行[5]｡

表1发电机主要电压调整范围参数

4.2预测性检修技术

通过预测性检修,可对重要设备的参数(如振动､温度､压力等)进行实时监测,并结合数据分析和机器学习技术预测设备可能发生的故障问题,从而避免非计划性的停机､提高设备的可利用率､大幅减少维修成本｡通常,为实现预测性检修需要对设备安装传感器,在电机安装振动和温度传感器,实时收集运行数据,通过高级数据分析工具处理这些数据,快速识别异常状况｡例如,电机中装有振动和温度传感器,并设定阈值为0.1~0.2g的振动和70~80°C的温度｡如果监测到系统读数超出这两个阈值,分析结果显示可能是电机轴承损坏､冷系统出现异常｡通过以往的检修记录,可得知电机振动量超过0.25g时发生轴承故障的概率达到50%｡公司可以安排检修和维修工作,防患于未然｡例如,当出现异常问题时,尽快对电机进行了巡检,更换了已损坏的部分,并对冷却系统进行了调优,保障电机设备能够尽快恢复正常运转｡通过采取预知维修措施,电机振动达到了0.15g,轴承温度恢复至75°C,运行更加平稳､可靠,减少了电机非计划停机次数,从每年5次减少到1次,节约修保费用30%,提高了设备综合效率20%,为公司节省了大量生产与维修成本｡

4.3条件监测

采集并分析关键设备的工作数据,为设备状态评估和监测提供依据,帮助检修人员在设备损坏之前发现和预判潜在的故障,采取预防维护手段从而避免设备的意外停机｡其主要优势是能够连续地提供设备运行状态实时资料,辅助检修人员进一步开发详细的维护计划以增强维修的效率,减少无效的维护开支,提升生产效率｡以本公司井下+7m､-40m､-90m水平主通风机为例,需要持续对风量､风速､风压､温度､电流､电压等多种参数进行监视,使设备始终处于良好的运行状态｡通常情况下,设备的风速､风量及风压应当维持在一定范围内,同时电流､电压也要符合设定的标准范围｡通过对长时间监测到的数据进行分析,一旦观测值超过了预期,如风速下降到了设计点值以下､压力变化幅度较大､电流变大等,则可以判断出问题的原因所在｡如风速急剧下降到了正常值下限,压力大起大落､电流波动较大,此时系统根据这些数据判断出了可能存在的问题:风扇叶片积灰过多､驱动器存在问题或者电动机等存在问题｡技术人员通过此方法进行检查,果然发现风扇搅入杂物,导致电动机工作负荷过大,进行清理并调整电动机,重新测试发现风速恢复正常,压力和电流都稳定,问题妥善解决｡

5、结束语

综上所述,电气自动化控制设备对当前工业生产的实用性不言而喻,但由于长久处于高压状态,电气自动控制设备的日常维护与故障检修是十分必要的｡依靠有效的故障检测和维修技术,能帮助提升设备的可靠性和可耐久性,降低计划停工的概率,减少成本支出｡面对电气自动化设备故障困境,企业需要建立完善有效的故障处理机制,并借助先进的科技手段,如大数据分析和智能技术,从而更有效地加强电气自动化设备故障的预警｡

参考文献:

[1]张晓春.电气自动化控制设备常见故障的维修及预防[J].中国设备工程,2024,(15):193~195

[2]缪继鹏.电气自动化控制设备常见故障的维修及预防[J].农业工程与装备,2023,50(02):26~27+30

[3]韦二.电气自动化控制设备中常见故障及维修技巧[J].电脑爱好者(电子刊),2023,(02):786~787

[4]徐淼.电气自动化控制设备故障预防及检修[J].区域治理,2020,(36):188,204

[5]王英臣.电气自动化控制设备故障预防与检修技术存在的问题及优化策略[J].黑龙江科学,2020,11(12):104~105

文章来源:王伟康,郭建刚.电气自动化控制设备常见故障的维修及预防[J].模具制造,2025,25(07):219-221.