工程机械电气系统检测与诊断

工程机械电气系统的检测与诊断第一节电气系统检测与诊断的基本步骤与方法第二节电气设备系统的检测与故障诊断目录工程机械的发展趋势自动化机电一体化微电子化对工程机械电气系统的状态检测及发生故障后进行准确迅速的诊断，保证工程机械处于完好状态进行高效的工作，是非常重要且紧迫的问题。具备机械、液压、电器与电子等方面的综合专业知识和技能，才能胜任机械维修工作。这对机械维修技术人员提出了新的要求第一节电气系统检测与诊断的基本步骤与方法一、工程机械电气系统的组成与特点工程机械电气系统电器设备电子系统包括蓄电池、发电机与调节器、起动系统、充电系统各种用电设备。包括发动机电子控制燃油喷射系统、电子控制自动变速器、电子检测与监控系统、电子负荷传感系统，电子功率控制系统，电子智能控制系统等。这些电子控制系统分别或组合在不同的工程机械上得到应用，也可看作是电器系统中用电设备的一部分。第一节电气系统检测与诊断的基本步骤与方法三、电气系统检测与诊断的基本方法一、工程机械电气系统的组成与特点二、工程机械电气系统检测与诊断的基本步骤一、工程机械电气系统的组成与特点（一）工程机械电器设备的特点电源（蓄电池、发电机及调节器，电压为12V或24V）用电设备（起动机、灯光、信号等）电气控制装置等。组成低压直流单线制和负极搭铁等特点绝大部分元器件属于模拟电路，采用各种分立元件构成子系统，以完成预定功能。一、工程机械电气系统的组成与特点（一）工程机械电器设备的特点工程机械电器系统在性质上属于模拟电路，模拟电路故障诊断具有多样性。因信号的连续性、非线性、容差和噪声以及检测的有限性，使诊断问题变得十分复杂，故难度大、精度低、稳定性差，从而导致检测诊断的效益低。目前模拟电路故障诊断尚未建立完整的理论，还没有通用的诊断方法。诊断模拟电路故障，一般借助于相似产品的使用经验或通过电路模拟得到的故障特征集，然后通过主动或被动的测试，将测试结果与故障特征比较，以发现和定位故障。一、工程机械电气系统的组成与特点（二）工程机械电子系统的特点一般由传感器，微机控制器和执行装置等组成，电子控制系统总体上采用的是数字电路，它集成度高采用模块化结构。组成低压、直流、单线制特点数字电路仅有两种状态，即0和1。列出其输入、输出关系真值表，使可以很方便地找出原因—结果对应关系。数字电路的故障诊断具有规范性、逻辑性和可监测性的特点，故障诊断理论发展迅速，并日趋成熟。目前已经有相当多的诊断程序和诊断设备投入实际使用。二、工程机械电气系统检测与诊断的基本步骤1熟悉电气系统2详细了解电气故障产生的经过3仔细进行故障部位的外表检查4运用测量与诊断技术，确定故障部位及元件5对发生故障的机械进行维修1．采取正确的测量技术2．采取正确的诊断技术三、电气系统检测与诊断的基本方法电气设备发生故障多表现为发热异常，有时还冒烟、产生火花；线圈烧毁其漆包线变成紫色；有时发出焦糊臭味；工程机械工况突变等。1．感觉诊断法这些现象通过人的眼看、耳听、手摸或鼻子闻，就可直观地发现故障所在部位。三、电气系统检测与诊断的基本方法试灯检查法是指用一试灯检查某电路的断路情况，如图10-1所示。用试灯的一根导线搭铁，另一根导线搭接电源接点，若试灯亮，表示由此至电源线路良好，否则表明由此至电源断路。2．试灯检查法或刮火检查法10-1试灯检查法试灯检查法三、电气系统检测与诊断的基本方法2．试灯检查法或刮火检查法刮火检查法与试灯检查法基本相同，即将某电路的怀疑接点用导线与搭线处刮碰，若有火花出现，表明由此至电源线路良好，否则表明此至电源断路。用刮火的方法检查电器绕组（如电动刮水器定子绕阻）好坏时，使绕组一端搭铁，另一端与电极刮火，根据火花的强烈程度和颜色来判断故障。若刮火时出现蓝色小火花，表示电器绕组良好。若刮火时出现强烈的火花，多数是电器绕组匝间严重短路；若刮火时无火花，表明电器绕组匝间断路；三、电气系统检测与诊断的基本方法置换法就是将认为损坏的部件从系统中拆下，换上一个质量合格件代替怀疑部件进行工作，来判断机件是否有故障的一种方法。3．置换法置换法在工程机械电器系统故障诊断中应用十分广泛。如果能正常工作，说明其他器件性能良好，故障在被置换件上；如果不能正常工作，则故障在本系统的其它构件上。诊断时，系统换上一个新件后，查看该系统是否能工作。三、电气系统检测与诊断的基本方法4．仪表检查法仪表检查法也叫直接测试法、仪表诊断法。它是利用测量仪器直接测量电器元件的一种方法。如怀疑转速传感器故障，可用万用表或示波器直接测试该器件的各种性能指标。再如，用万用表检查交流发电机激磁电路的电阻值是否符合技术要求，若被查对像电阻值大于技术文件规定，说明激磁电路接触不良；若被测电路电阻值小于技术文件规定值，说明发电机的电磁绕组有短路故障。此外，还可通过测量某电气设备的电压或电压降来判断故障。采用这种方法诊断故障，应首先了解被测电器件的技术文件规定值，然后再测得当前值与技术文件规定的标准值进行比较，即可查明故障。三、电气系统检测与诊断的基本方法5．导线短路试验与拆线试验法是将导线拆下来，以判断电路中的短路搭铁故障，即将某系统的导线从接线点拆下，若搭铁现象消除，表明此段线路有搭铁。短路试验法是指用一根良好的导线，由电源直接与用电设备进行短接以取代原导线，如果用电设备工作正常说明原来线路连接不好，应再继续检查电路中串接的关联件，如开关、熔断器或继电器等。拆线试验法三、电气系统检测与诊断的基本方法6．跟踪法例如，检查汽油机的点火系低压电路断路故障时，可先打开点火开关，查看电流表是否有电流显示；若没有，再查看保险是否断路，…，最后查看蓄电池是否有电等。由于工程机械电器系统属于串联系统，跟踪法实验上是顺序查找法。跟踪法实际上是顺序查找法，在电器系统故障诊断中，通过仔细观察和综合分析，往往跟踪故障，一步一步地逼近故障的真实部位。查找电路故障有顺查法和逆查法两种。查找电路故障时，由电源用电设备逐段检查的方法称为顺查法。所谓逆查法是指查找电路故障时，由用电设备至电源逐段检查的方法。三、电气系统检测与诊断的基本方法7．熔断器故障诊断法工程机械上各用电设备均应串接熔断器，若某熔断器常被烧断，说明此用电设备多半有搭铁故障。三、电气系统检测与诊断的基本方法9.分段查找法分段查找法是把一个系统根据结构关系分成几段，然后，在各段的输出点进行测量，可以迅速确定故障在某一段内。由于分段查找是在一个缩小的范围内查找故障，它能使故障诊断效率大大提高。三、电气系统检测与诊断的基本方法10.利用电的特性来诊断故障检查电气设备的电磁线圈是否断路，有时不必拆开电气设备，可接通被检查对象的电源，然后用螺丝刀在电磁线圈的支持部分的周围，看是否对螺丝刀有吸力感觉，如果有吸力感觉，说明此电磁线圈没有断路。如果对采用这种方法诊断有较丰富的经验时，还可根据吸力的大小来判断电磁线圈损坏的程度。第二节电气设备系统的检测与故障诊断一、充电系的检测与故障分析二、起动系的检测与故障诊断一、充电系的检测与故障分析发动机的充电系由发电机、调节器、蓄电池等组成。根据调节器的不同可分为电磁振动式充电系统电子式充电系统。一、充电系的检测与故障分析（一）蓄电池的检测与诊断1．电解液液面高度的检查液面高度可用玻璃管测量，电解液液面应高出极板10~15mm，电解液不足时应加注蒸馏水。注意：除非确知液面降低是由于电解液溅出所致，否则一般不允许加入硫酸溶液。一、充电系的检测与故障分析1）用密度计测量电解液相对密度电解液的相对密度用吸式密度计来测定。如图10-2所示，先吸入电解液，使密度计浮子浮起，电解液液面所在的刻度即为相对密度值。2）用高率放电计测量放电电压示高率放电计是模拟接入起动机负荷，测量蓄电池在大电流（接近起动机起动电流）放电时的端电压。如图10-3所示，用以判断蓄电池的放电程度和起动能力。图10-2图10-3（一）蓄电池的检测与诊断2．蓄电池放电程度的检验测量中，测蓄电池正极时镉电极为负、测负极时镉电极为正。连接好后，将镉电极由加液孔伸入蓄电池内的电解液中，便可读出镉电极与正负极板组之间的电位差，见图10-4所示。一、充电系的检测与故障分析（一）蓄电池的检测与诊断3．用镉电极判断蓄电池正负极板的状况图10-4用镉电极测量蓄电池极板组用镉电极作为辅助电极测量在充、放电过程中正负极板组的电位，从其电位的变化，可以判断极板组的质量状况，从而进一步分析容量减少和故障发生的原因。一、充电系的检测与故障分析（一）蓄电池的检测与诊断4．蓄电池的故障诊断铅蓄电池的技术状况好坏，对工程机械的用电设备工作可靠性影响很大。如果铅蓄电池发生故障，会使用电设备工作质量下降。铅蓄电池外部故障系指壳体或盖板裂纹、封口胶干裂、极柱松动或腐蚀等；内部有极板硫化、活性物质脱落、自行放电、极板拱曲等故障。其故障原因如表10-2所示。一、充电系的检测与故障分析（一）蓄电池的检测与诊断表10-2一、充电系的检测与故障分析（一）蓄电池的检测与诊断表10-2一、充电系的检测与故障分析（一）蓄电池的检测与诊断表10-2一、充电系的检测与故障分析发电机是工程机械电系的主要电源，由发动机驱动，它在正常工作时，对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。（二）发电机和调节器的检测与诊断直流发电机交流发动机工程机械上用的发电机机械触点振动式调节器可分为晶体管式电子式一、充电系的检测与故障分析（二）发电机和调节器的检测与诊断交流发电机通常在运转750h后，应拆开检查电刷和轴承情况，其检查方法如下一、充电系的检测与故障分析（1）用万用表测量交流发电机各接线柱之间的电阻值，正常时其电阻值应符合表10-3的规定（二）发电机和调节器的检测与诊断1．发电机的检测——解体前的检测一、充电系的检测与故障分析（二）发电机和调节器的检测与诊断1．发电机的检测——解体前的检测(2)在试验台上对发电机进行发电试验图10-5交流发电机空载和满载发电试验a）内搭铁发电机接线；b）外搭铁发电机接线测出发电机在空载和满载情况下发出额定电压时的最小转速，从而判断发电机的工作是否正常。试验时，将发电机固定在试验台上，并由调速电动机驱动，按图10-5接线。合上开关K1（由蓄电池供给磁场电流进行他激），逐渐提高发电机转速，并记下电压升高到额定值时的转速，即空载转速。然后打开开关K1（由发电机自激）逐渐升高转速，并合上开关K2，同时调节负荷电阻，记下额定负载情况下电压达到额定值时的转速，即满载转速。试验结果应符合规定。如开始转速过高，或在满载转速下，发电机的输出电流过小，则表示发电机有故障。一、充电系的检测与故障分析当发电机有故障时，其输出电压的波形将会发生变化，因此，根据输出电压的波形，就可判断发电机内部二极管以及定子绕组是否有故障。各种故障时输出电压的波形如图10-6所示。（二）发电机和调节器的检测与诊断1．发电机的检测——解体前的检测（3）用示波器观察输出电压的波形图10-6交流发电机各种故障时的输出电压波形一、充电系的检测与故障分析拆开定子绕组与硅二极管的连接线后，用万用表（R×1）挡逐个检查每个硅二级管的性能。（二）发电机和调节器的检测与诊断1．发电机的检测——解体后的检测（1）硅二级管的检查图10-7用万用表检查硅整流二极管a)正向b)反向一、充电系的检测与故障分析（二）发电机和调节器的检测与诊断1．发电机的检测——解体后的检测（2）磁场绕组的检查图10-8用万用表测量磁场绕组的电阻值用万用表检查磁场绕组，如图10-8所示。若电阻符合规定，则说明磁场绕组良好；若电阻小于规定值，说明磁场绕组短路；若电阻无限大，则说明磁场绕组已经断路。一、充电系的检测与故障分析（二）发电机和调节器的检测与诊断1．发电机的检测——解体后的检测（2）磁场绕组的检查然后按图10-9所示的方法，检查磁场绕组的绝缘情况。灯亮说明磁场绕组或滑环搭铁。磁场绕组若有断路、短路和搭铁故障时，一般需要更换整个转子或重绕磁场绕组。图10-9磁场绕组的搭铁检查一、充电系的检测与故障分析（二