淺談機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)

胡建文

【摘 要】我國(guó)機(jī)電一體化的應(yīng)用是科技發(fā)展的典型代表，其中電機(jī)控制與保護(hù)，關(guān)系著機(jī)電一體化應(yīng)用的質(zhì)量。基于此，本文從機(jī)電一體化電機(jī)控制與保護(hù)中存在的問(wèn)題出發(fā)，提出強(qiáng)化電流電壓管控，定期對(duì)電機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢修等解決措施，助力我國(guó)機(jī)電一體化的推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】強(qiáng)化管控；定期檢修；清理環(huán)境

前言

機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。其廣泛應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，機(jī)電一體化向著智能化和自動(dòng)化的方向前進(jìn)，將自動(dòng)化機(jī)械技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自身的飛速發(fā)展。對(duì)于其中電機(jī)控制與保護(hù)的問(wèn)題，我國(guó)雖然多有努力但是仍存在不足，需要進(jìn)一步的加強(qiáng)工作力度。

1.機(jī)電一體化中電機(jī)控制與保護(hù)存在的問(wèn)題

1.1控制與保護(hù)硬件存在短板

我國(guó)目前所使用的機(jī)電一體化的電機(jī)保護(hù)裝置是以電磁電熱理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，同時(shí)配備有熔斷器和電磁繼電器等硬件保護(hù)措施，利用熱繼電器的過(guò)載保護(hù)功能和熔斷器的短路進(jìn)行保護(hù)。在當(dāng)下的實(shí)際應(yīng)用中，能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的保護(hù)，但是一些零件上存在靈敏度和準(zhǔn)確性上的問(wèn)題，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)很多的事故。比如自動(dòng)機(jī)床不能夠準(zhǔn)確的執(zhí)行指令導(dǎo)致操作人員受傷等。此外，在電機(jī)控制與保護(hù)裝置工作室，如果遇到突發(fā)事件需要反饋信息時(shí)，會(huì)出現(xiàn)信息緩沖的情況，這段時(shí)間內(nèi)恰恰是故障的高發(fā)時(shí)間。因此，目前的控制與保護(hù)硬件不能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求，還會(huì)為以后的安全生產(chǎn)埋下隱患。這需要相關(guān)的機(jī)電產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)，要有綜合性，整體性的考量，保證控制與保護(hù)裝置的多樣性和系統(tǒng)性。

1.2井下機(jī)電設(shè)備應(yīng)用存在問(wèn)題

我國(guó)井下事故頻繁發(fā)生，然而井下設(shè)備電子化的進(jìn)程在我國(guó)遲遲不見(jiàn)推廣，這一問(wèn)題要考慮井下施工的特殊性，需要將井下機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用作為主要的研究方向，所以應(yīng)當(dāng)被歸入機(jī)電一體化應(yīng)用中電機(jī)控制與保護(hù)的研究范疇，目前的井下機(jī)電設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用中存在很多的問(wèn)題，導(dǎo)致電機(jī)控制得不到有效的實(shí)施。亟待處理的薄弱環(huán)節(jié)就是鼠籠式異步電機(jī)的問(wèn)題，如果這一環(huán)節(jié)上沒(méi)有突破性的進(jìn)展，那么電機(jī)事故的問(wèn)題還會(huì)發(fā)生，進(jìn)而影響整體的運(yùn)行效率，并且還會(huì)產(chǎn)生一系列的問(wèn)題。因此，必須加強(qiáng)相關(guān)的研究，為井下作業(yè)提供安全可靠的機(jī)電一體化技術(shù)[1]。

2.機(jī)電一體化中電機(jī)控制與保護(hù)的措施

2.1強(qiáng)化電流電壓管控

在機(jī)電一體化中電機(jī)控制與保護(hù)裝置的應(yīng)用中，對(duì)于電流和電壓的檢測(cè)是非常關(guān)鍵的，他們能夠?qū)﹄姍C(jī)力矩，斷相保護(hù)，逆變模塊等故障進(jìn)行診斷。鼠籠式異步電機(jī)的缺陷正是因?yàn)閱?dòng)力矩小，所以導(dǎo)致在啟動(dòng)力矩要求較大的場(chǎng)合下無(wú)法使用。在電機(jī)的運(yùn)行中，不同規(guī)格的電機(jī)會(huì)有不同的額定功率，額定電流，額定電壓等數(shù)據(jù)。額定數(shù)據(jù)規(guī)定了電機(jī)的電流電壓情況，保證電機(jī)一體化的安全實(shí)施，所以在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，可以通過(guò)對(duì)一體化裝置中的電流電壓數(shù)值的管控來(lái)減少裝置出問(wèn)題的頻率。比如使用霍爾型電流互感器和IPM輸出電壓采用分電壓電路的方式，對(duì)輸出的三相電流電壓進(jìn)行檢測(cè)，強(qiáng)化管控工作。當(dāng)發(fā)生一些細(xì)小的電機(jī)故障時(shí)，就可以及時(shí)的通過(guò)數(shù)據(jù)反映出來(lái)。即使是常規(guī)的檢測(cè)儀表也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流電壓的管控。當(dāng)電壓出現(xiàn)異常時(shí)，很有可能是內(nèi)部的電容出現(xiàn)問(wèn)題，或者電阻設(shè)備發(fā)生故障；當(dāng)電流出現(xiàn)異常時(shí)，可能是電機(jī)內(nèi)部的線路出現(xiàn)了斷路短路的故障等等。這能夠幫助檢修人員快速的確定問(wèn)題發(fā)生的位置從而快速的解決問(wèn)題。

2.2定期對(duì)其設(shè)備進(jìn)行檢修

電機(jī)是機(jī)電一體化應(yīng)用中提供動(dòng)力的裝置，這也就說(shuō)明電機(jī)會(huì)長(zhǎng)期處于高負(fù)荷的工作狀態(tài)中，在這樣的工作強(qiáng)度下，對(duì)電機(jī)的磨損消耗很大。磨損的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致電機(jī)處于異常的工作狀態(tài)，加大了發(fā)生生產(chǎn)事故的幾率，所以需要定期的對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的電機(jī)進(jìn)行全面的檢查。包括電機(jī)，傳導(dǎo)軸承和其他的制動(dòng)部件等等，對(duì)需要修理的部件進(jìn)行維護(hù)，對(duì)損耗嚴(yán)重的部件進(jìn)行更換，確保能夠排除所有可能導(dǎo)致電機(jī)工作異常的因素。一般來(lái)說(shuō)，電機(jī)的壽命為4-10萬(wàn)小時(shí)，超過(guò)服役期限的電機(jī)應(yīng)該被替換。

在電機(jī)停運(yùn)后首先要進(jìn)行外殼清掃，接線盒清掃，對(duì)斷路器和接觸器等進(jìn)行檢查；在準(zhǔn)備工作完成后首先進(jìn)行電機(jī)的解體和抽轉(zhuǎn)子，在清理檢查的過(guò)程中，要根據(jù)檢修記錄卡的要求將本次檢查數(shù)據(jù)和上次檢修結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)零件是否有惡化的趨勢(shì)，隨后進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)后將所有的零件重新組裝，試轉(zhuǎn)后確認(rèn)無(wú)誤方可結(jié)束本次的檢修工作。

2.3保證電機(jī)的作業(yè)環(huán)境

保證電機(jī)的作業(yè)環(huán)境，有利于電機(jī)控制和保護(hù)工作，也是相關(guān)工作的最佳途徑。有些作業(yè)環(huán)境相對(duì)惡劣，由于長(zhǎng)期的通風(fēng)不暢，會(huì)導(dǎo)致惡劣環(huán)境下有大量灰塵的堆積，這種情況下會(huì)導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部堆積灰塵，在電機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量不能夠及時(shí)的散出，嚴(yán)重的阻礙電機(jī)輸出效率；而溫度超過(guò)23℃之后還會(huì)嚴(yán)重影響工作人員的心理和生理狀態(tài)，同時(shí)，有些工作環(huán)境比較復(fù)雜，想要對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維護(hù)的難度較大，因此需要改善作業(yè)環(huán)境來(lái)保證電機(jī)控制，保護(hù)工作能夠進(jìn)行。比如可以定期的對(duì)電機(jī)作業(yè)通道中的灰塵行進(jìn)清理，延長(zhǎng)電機(jī)堆積灰塵后需要清潔的周期；改善電機(jī)的通風(fēng)路徑，加強(qiáng)空氣的循環(huán)流通，讓電機(jī)在作業(yè)時(shí)能夠有效的散熱。再或者，為了保證設(shè)備設(shè)施作業(yè)的安全性而設(shè)計(jì)的環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，在部分礦山開(kāi)采企業(yè)試用后證實(shí)了該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，工作人員能夠通過(guò)服務(wù)器的端口實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)了解作業(yè)環(huán)境，為工作人員的安全提供保證，都可以應(yīng)用到實(shí)際中去。

2.4控制閥門與速度

在對(duì)電機(jī)的閥門和速度的控制上，我國(guó)目前采用的是雙環(huán)控制方案。內(nèi)環(huán)為速度環(huán)，外環(huán)為位置環(huán)。速度環(huán)是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)實(shí)際的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，可以使用速度調(diào)節(jié)器，對(duì)PWM波發(fā)生器的載波頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)可以達(dá)到這一目的；位置環(huán)的主要作用是為速度環(huán)提供速度設(shè)定值的參考，主要是根據(jù)位置環(huán)的當(dāng)前位置速度設(shè)定，使用速度給定發(fā)生器實(shí)現(xiàn)。在機(jī)電控制保護(hù)裝置的閥門和速度控制中，大流量閥門在運(yùn)行中有勻速，減速，加速等階段，并且實(shí)際位置與給定位置存在一定的偏差，導(dǎo)致閥門和速度控制上存在困難，這要求在調(diào)節(jié)工作中，要將閥門和給定閥門進(jìn)行比較來(lái)調(diào)節(jié)速度[2]。

3.機(jī)電一體化中電機(jī)控制與保護(hù)的技術(shù)展望

隨著我國(guó)科技的發(fā)展，機(jī)電一體化有更加廣闊的發(fā)展空間，存在的問(wèn)題也會(huì)逐一得到解決。機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)是智能化，綠色化，系統(tǒng)化，這就要求在故障模擬計(jì)算中，要把相位等量化的東西進(jìn)行故障類型檢測(cè)確定，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的評(píng)估，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)量化工作的研究，這是提升電機(jī)保護(hù)和增強(qiáng)繼電保護(hù)裝置精確度的有效措施；另外，將會(huì)有新型技術(shù)力量應(yīng)用到其中，通過(guò)檢測(cè)對(duì)不同的電機(jī)裝置輸出信息實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)狀態(tài)的檢測(cè)。通過(guò)積累和創(chuàng)新最終實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制與保護(hù)。

總結(jié)

綜上所述，機(jī)電一體化的效果得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，同時(shí)任何技術(shù)的發(fā)展都是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，存在問(wèn)題是在所難免的，只要我們能夠正視機(jī)電一體化中存在的問(wèn)題，降低事故的發(fā)生率，確保機(jī)電一體化應(yīng)用的安全性，就能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電一體化的長(zhǎng)久發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙麗.基于機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（19）：126.

[2]王容霞.機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)研究[J].科技與企業(yè)，2016（07）：103.

（作者單位：鄭州中原思藍(lán)德高科股份有限公司）