电气自动化控制设备常见故障的维修及预防

引言

电气自动化设备属于现代工业生产核心组成部分，依靠自动化控制技术达成生产过程高效精准运行，不过因设备长期运行、环境因素以及操作不当等缘由，很容易出现各类故障影响生产正常进行，甚至还会引发安全事故，所以开展电气自动化设备安全监测与故障诊断技术研究具备重要现实意义。

1 电气自动化设备维护检修概述

1.1 维护检修要求

对电气自动化设备进行定期维护和检修的目的是及时发现问题并有效解决，规避安全隐患。因此，电气自动化设备的维护检修必须满足以下要求： ① 持续性。电气自动化设备处于长期运行状态，必须对其持续进行维护检修，严格依照检修制度、规程等落实各项工作，保障电气自动化设备持续稳定运行。 ② 目的性。管理人员和技术人员必须有针对性地进行检修工作，即发现问题、维持电气自动化设备稳定运行，并记录维护检修结果，为隐患的排查提供依据。 ③ 周期性。根据电气自动化设备的实际运行情况、运行频率、故障发生频率等，制定维护周期，形成系统记录。 ④ 安全性。电气自动化设备运行具有危险性，技术人员在进行维护检修时必须将“安全第一”作为首要原则，在保证自身安全的前提下进行工作。

1.2 维护检修重要性

在电力系统中，电气自动化设备的有效维护检修能够保证其安全、稳定运行，减少故障发生。电气自动化设备维护检修的重要性主要体现在 3个方面： ① 有助于提高电气自动化设备运行的安全性。目前电力已经成为社会生产与发展的重要能源，关系到社会稳定。而电气自动化设备运行具有一定的危险性与不确定性，若发生故障可能会引发电力事故，造成人员伤亡和经济损失。开展有效的维护检修管理工作，能起到较好的预防作用，及时发现并处理电气自动化设备运行问题，从而为电力系统安全、稳定运行提供保障。 ② 有助于降低电力企业的经营成本。高效的维护检修能在一定程度上规避潜在风险。若电气自动化设备出现故障，不仅需要进行维修，还会造成经济损失，通过前期的维护检修来控制风险，可实现成本控制，促进企业健康发展。 ③ 延长电气自动化设备的使用寿命。由于电气自动化设备长期处于高负荷运转状态，很容易出现故障，以有效的手段进行维护，可及时修复电气自动化设备问题，使其维持良好的运行状态，延长其使用寿命。

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。

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 加强设备的日常维护保养

制定完善的设备日常维护保养计划，定期对电气自动化控制设备进行检查、清洁和润滑。例如，定期清理设备表面的灰尘和污垢，检查线路连接是否牢固，对电机、轴承等转动部件添加润滑剂，确保设备各部分运行灵活。同时，要定期检查电源电压、电流等参数，及时发现潜在的电源故障隐患。

3.2 做好设备的定期检测

定期对设备的各项性能指标进行检测，如绝缘电阻、接地电阻、电机的转速和温度等。通过检测，及时发现设备存在的问题和潜在故障，并采取相应的措施进行处理。对于重要的电子元件和电气元件，要按照设备的使用寿命和运行情况，定期进行更换，避免因元件老化导致故障发生。

3.3 规范设备的操作流程

加强对操作人员的培训，使其熟悉设备的性能和操作方法，严格按照操作规程进行操作。避免因操作人员的误操作导致设备故障，如避免在设备运行时随意插拔插头、更改参数等。同时，要建立设备操作记录制度，记录设备的运行情况和操作过程，以便在发生故障时能够及时追溯原因。

3.4 改善设备的运行环境

为电气自动化控制设备提供良好的运行环境，保持设备运行环境的清洁、干燥、通风良好。避免设备在高温、潮湿、多尘、腐蚀性气体等恶劣环境中运行。对于有特殊要求的设备，如 PLC 控制柜、变频器等，要安装空调、除湿机等设备，控制环境温度和湿度在规定范围内。

3.5 加强软件的管理和维护

定期对控制软件进行备份，防止程序丢失或损坏。及时更新软件版本，修复软件中的漏洞和缺陷。加强对软件的安全防护，安装防火墙、杀毒软件等，防止病毒感染和黑客攻击。同时，要限制对软件的修改权限，避免未经授权的人员随意更改程序和参数。

3.6 故障诊断与预警

在电力自动化设备运行过程中，应用 AI 算法和数字孪生技术是实现精准故障诊断与高效预警的关键。AI 算法通过对设备运行时采集的海量数据，如电流、电压、温度等参数进行深度分析，利用机器学习模型自动识别数据中的异常模式，快速定位潜在故障。例如，卷积神经网络（CNN）可对设备振动信号进行特征提取，及时发现轴承磨损等机械故障。数字孪生技术则为设备构建虚拟映射，实时模拟设备运行状态，通过对比虚拟与实际数据，提前预判设备性能衰退趋势。当某变电站变压器的数字孪生模型显示油温上升速率异常时，系统可立即触发预警，提醒运维人员采取措施，避免故障扩大化，真正实现设备异常状态的实时监测与智能预警，保障电力系统稳定运行。

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