淺談農業機械電氣系統的組成特點與故障維修方法

崔宗霞

（山東省濟南市長清區雙泉鎮人民政府，山東 濟南 250303）

在我國現代化農用機械生產中，除了傳統機械、液壓等農業關鍵技術的廣泛運用外，現代電力系統的功用與意義也日益突出。特別在高智能化信息技術與農用機械生產全面融合的新時代，電力系統更是涉及到了農用機械生產的眾多結構，并準確地掌控農用機械的各項功能。但如果現代農用機械生產的電路系統設計中發生重大故障時，對農用機械的正常工作能力、操作精確性、故障檢測功能等均會形成巨大負面影響，而處理不當還會造成農作物產品效能下降、作業品質降低等問題。所以，農用機械司機必須清楚農用機械產品電氣系統構造和工作原理，并熟悉常發故障的保養技能，以確保農業機器能進行最合理的使用和保養。

1 農業機械電氣系統的特點

農業機械的內部電氣系統，是不同操作單元的電力部件之間實現電源、控制、通信、控制功能的裝置的統稱，農業機械的內部電氣系統一般包含有電源裝置、輸電線路、操作控制臺、保護單元、測量原件、預警單元等。農業機械的內部電氣系統，一般使用24V 制的工作頻率，并采用單線制負極搭鐵的形式設計，所有操作控制臺、顯示裝置、告警單元均和蓄電池通過并聯的形式實現連接，而所有電源開關、測量單元、電路保險等單元均通過并聯的形式連接。而農業機械的所有電控單元的全部功率都通過蓄電池供給，因此操作人員能夠利用駕駛上的電子顯示器和控制按鈕，對農用機械內電氣系統的所有部分實現控制。電氣系統的開發使以往農用機械應用中許多必須通過人力完成控制、檢測的操作被電動部件取代，顯著降低了農用機械駕駛操作人的工作量，并大大提高了農用機械應用的安全性和便捷性。

2 農業機械電氣系統的組成

由于在農業生產中所用的農業機械品種眾多，如大馬力拖拉機、聯合收割機、水稻插秧機等均安裝了十分復雜的電力系統，而精量播種機、植保機械等需要與拖拉機配合使用的農用機械具等也均配套有電氣系統，從農用機械電氣系統的規律分析，它大致由以下幾部分所組成。

2.1 啟動電路系統

啟動回路一般作為農業用機械或汽油發電機的起動使用，其主要構成元素分為起動器、起動開關、繼電器、預熱器和加熱系統等，而起動的電路系統一般又可分為主路、控制電路、預熱回路等三個部分。在蓄電池的供電時，由于起動回路的起動瞬間需要的電流值較大，所以，在起動回路的接線位置上一般使用較粗直徑的銅制線加以焊接，以承受起動瞬時的電路負荷。控制回路主要是用于控制起動裝置的回路開閉，包括的起動開關、開啟起動機的電磁開關，以及在開啟過程中對起動機上的繼電器加以保護。而預熱時間回路則作為起動電路系統的附屬部分，利用起動開關來完成對發動機及進氣管預熱器的溫度控制。

2.2 電源系統

電源系統是以電機和蓄動力電池為中心的供電系統，包括電源開關、電流表、調速裝置等部件。在農用機械電源系統的基本電路布局中，電機和蓄動力電池之間是以并聯式方式相連，當農用機械設備的引擎開啟后，在整個發電機運行流程中推動引擎運行，從而為蓄電池完成提供。而在對蓄電池充電流程中，電流計的指針向正常值方向移動，如果引擎未能起動，并通過電氣部件時，則電流計指針向負值方向移動，說明蓄動力電池仍處在放電狀態。電源管理系統的另一項功用就是建立勵磁電路，當操作人員把農用機械的起動門鎖進入鑰匙孔后，并轉動門鎖以離開初始位后，激磁集成電路隨即被開通，并事先給電機設置了磁性，且激磁集成電路還可隨著電機運行后的電壓大小而自動調節磁性大小，使電壓達到最佳的穩定狀況。

2.3 內部監測與故障預警電路

由于當前農業電氣設備工藝的水平日益提高，在大中型農業機器上的安全電氣單元也日漸豐富，而以各個生產重點地區的安全監測單元和重大事故警示單元居多。比如，對于大型的收割機械、大馬力拖拉機上都安裝有針對發動機、變速器等執行監測功能的感應器，如水溫感應器、轉速傳感器、震動感應器等，并含有專門針農用機械執行能力的檢測單元，包括對播種機種子剩余率檢測，以及播種率監測等；對耕整地用機器牽引力檢測、耕深監測等。這種感應器均采用蓄電池進行供電，并按串聯的關系構成了內部控制電路控制系統，當其監測數據出現錯誤時，將引起警報系統的警報。農業機械的電子設備警報系統一般是由ECU 控制器的管理，在接受了故障信息后，相應的電子告警設備動作，并通過指示燈、蜂鳴器、語音提醒、方向盤震顫等方式對司機發出警告，以提示司機及時處理事故。在農用機械的電氣系統重啟后，檢測裝置和預警系統再設，如果先前出現的故障得到及時處理，則該控制系統還會提示各種數據信息正常。

2.4 輔助系統電路

輔助系統電路主要分為數據信息傳輸線路和農用機械照明線路兩部分，作為農用機械電氣系統工作的輔助設備，其作用將農用機械各個業務的實現具有關鍵的重要意義。數據信息傳輸系統串聯了各個傳感器單元及ECU 和水溫計、水溫表、機油壓力表等各種儀器，數據信息傳送線路通過多個并聯線路的方式相連，承擔不同的信息傳遞作用。農用機械照明線路承擔了農用機械前小燈、后小燈、儀表照明燈等光源裝置的供電與調控作用，左右二盞同時發出的照明燈串聯在一個系統的同一檔位上，如兩個遠光燈、兩個近光燈必須同時亮出；這些交替使用的燈具都應接在同一個系統的各個擋位上，比如，遠光燈與近光燈、左、右換向燈等。

3 農用機械常見故障與維修方法

3.1 啟動功能異常

農用機具的起動性能不好主要體現在以下2 方面：（1）起動障礙，主要表現為在扭轉鑰匙開啟時起驅動力卻不動作，機具也不能起動，此時就需要通過儀表檢測檢查起驅動力二端是不是有正常壓力，若不是壓力，則很可能會是驅動系統破損或觸及不好，需及時維修或替換，而如果起驅動力二端電壓正常，則需通過檢測檢查起驅動力有無破損或出現問題，并對其進行修理，在必要時予以替換；（2）起動時無力，表現為起動過程費時較多、感覺費力，此時，可著重查看電瓶上是不是有虛接，在固定好電瓶的極樁后再嘗試檢查能否起動為正常，如果仍出現此現象，則可以是由于蓄能池能量不夠而引起的，此時應進行開燈、按法號，并通過燈源光亮程度和法號聲響確定是不是出現了蓄能池電量不足現象，如果出現電量不夠時，可進行補充。

3.2 儀表指示功能失效

儀器導航系統失靈一般是下列因素造成的：如果儀器指針一直不移動，一般是對應的傳感器損壞造成的，可以通過使感應器短路，檢測儀表指針有無繼續擺動來作出診斷，傳感器損壞應該及時更新，此外，儀器指針損壞還可以導致儀器損壞，對儀器進行更新；儀器顯示失靈的另一種現象是儀器指針不能回位，但它可以是傳感器或儀表損壞引起的，也可采用以上方法進行診斷，明確其原因并進行修理。

3.3 蓄電池虧電故障

蓄電池虧電問題，是在蓄電池充滿電后十幾小時內或者數個小時后，發生的電力不足現象。這一般是由于電瓶維護不善或長時間停放所造成的，此時，就應該更換電解液并充滿電，查看電池釋能的情況。一般情況下，工作正常的電瓶每24h 的放電量應該不大于額定能力的1%。如果換電解液后的蓄電能力并未恢復正常，則可選擇回廠維修或換新的電瓶。

3.4 預警系統不工作

預警系統是電氣系統的末端執行機構，如果設備發生事故，檢測的預警系統并不能做出報警，很可能是傳感器設備發生問題，可以使用前文中提到的檢查傳感器的方式查看傳感器情況。監測與預警系統不工作還可以導致傳輸系統出現問題，如傳輸電纜故障就可能導致問題出現。另外，預警警示燈、蜂鳴器等設備受損還是監測與預警系統不作用的因素所在，對于受損設備應該及時更新。

4 農用機械設備故障的主要原因

4.1 主體設備常規檢驗和保養不當

在機械設備的正常工作過程中，工作狀況存在一定的持續性變化，故機械設備在日常正常工作過程中的維修工作十分關鍵。在日常維修工作的主要內容中，機械維修與檢測人員必須對機械設備的正常工作狀況下的有關參數的正確性隨時觀測，而如果發現機械儀表參數數值明顯不正常，也必須及時進行調試，使之逐步回到工作正軌，以防止其長時間處于同一個非正常的狀況下工作。由于長期的非正常工作狀況下，會損耗機械設備自身的品質與壽命，從而產生諸如機器急停一類的機械故障。日常的保養工作應該包括對影響設備正常運行的重要結構零部件的保養維修，并及時發現設備中重要零部件的損壞和老化的狀況，及時采取必要措施加以修復或更新，以保證設備保持正常工作狀態，也為進一步對設備使用的效果提供了保證。而機械設備急停的故障，通常是由于在設備工作中，核心的控制零部件和結構的工作狀況出現了異常。

4.2 沒按規范要求去執行相應的保養工作

定時定質對機器設備的維修，可以切實有效地改善整體機器的壽命。一方面，在日常維修和保養工作中，都必須嚴格按照有關電工的作業標準去進行，并根據有關日常保養工作的規定去進行日常維修工作。

但目前的實際狀況，很難根據規范標準去落實具體的維護工作，另一方面，是客戶忽略相應的維護工作，沒有注意產品的日常維護工作對產品的危害，沒有設備維護知識；另外，由于設備沒有一定的維護規范，不能建立系統的規章制度。這2 個原因造成的機器因為維護不善會產生突發性的問題，這類問題通常都是通過長期的累積以后才會突然發生的，對機器的損害相當巨大，并且和以往的問題情況相比，排除的困難相當大。

5 農用機械的檢測與維護要點淺析

綜合了上述設備發生故障的各種因素，就可以反映出實際故障中發生的主要問題，一方面，是由于設備工作環境不理想；另一方面，是由于對設備的日常保養管理工作不落實。上述2 種問題都有一個共性，即排除故障時間占用了整個檢修工作的絕大部分時間，于是，減少排除故障的時間就成為必須解決的關鍵問題。

5.1 依托大數據采集技術建立檢測系統

為了降低生產中的機器設備的故障率，必須從源頭抓起，必須對整條流程中全部的機器設備進行檢查操作，對每臺機器做好詳盡的信息收集工作。對比以往的人工數據信息時代，人工智能式的處理方法極大地提高了信息收集工作的質量，而且可以對整個系統的工作狀態有清晰的認識。在通過人工進行數據收集時，通常要求工作人員先通過相關的測量設備進行讀數，之后再將數據記錄下來，然后再移交到數據分析機構進行計算，最后再存檔到資料室，但是這個數據收集與數據處理的過程往往非常復雜，而且很容易錯誤。因此采用了人工智能化的數據收集，可以較好地規避上述弊端，可以在儀器發生事故的同時，對該儀器的瞬時數據進行收集，然后再將收集的信息上傳給數據分析機構，由相關工作人員對相應的數據進行統計分析與運算，可以得到一些較有指導性的結果。當機械設備再次出現同樣問題的時候，也可以比較快捷的解決，讓機器設備盡快恢復到實際的生產工作中，從而可以保證公司的順利運轉，避免對公司的效益產生大的干擾。

5.2 手持智能輔助維修設備

應急管理的核心內容，便是迅速使發生故障的機器設備恢復到正常的生產活動中。而人工智能設備最突出的優點，便是工作有效率。人工維修操作設備因為長期的機械化作業，精度也會降低，易發生機械故障，特別是對精密的機械加工裝置來說，這些因素都是影響維護設備質量的主要原因。但是，在實際的維護工作中，針對一般性質的機械故障問題，例如，替換設備電路板上的電子元器件等，這些復雜性較強、技術含量低的維護任務，可通過手持式或新一代人工智能裝置進行維護作業。

人工智能輔助維護系統，其編程能夠針對用戶在具體的維護項目上的需要，進行軟件程序的編程，在具體的編程環境中，人工智能設備要思考的就是提升維護質量以及保障運行的安全性，使得進行維護的機器可以順利進入工作狀態。

5.3 日常維護工作

（1）定期檢測電瓶的情況，包括外殼是否有裂縫、連接端有無銹蝕、連接端的極樁有無松動、電瓶外表有無臟污等。蓄電池的正常運行時，應保證外表面干凈，如臟污將引起蓄電池自動放電。并與接線端子接觸良好，以除去氧化層。（2）一次使用起動機的啟動時間不大于5s,起動時隔2 ～3min 為宜，若連續三次都不能啟動，應予以檢查維修。（3）將運動導線捆扎束完整地緊固起來，并用保護套保護，以避免因與運動器件的碰撞而產生斷線或短路。經常檢測電線連接處的焊點、接線柱、定位螺栓等，以看接頭是否安全有效。（4）在拆裝插入器的插頭和插座時，要按下插入器鎖鉤頭，輕輕拔出(或裝入)。切忌在還不能壓下鎖鉤的頭就猛拉引線，這很容易造成引線與連接片的松動。（5）在作業時，如果出現電器故障，應及時停車檢修，并本著“由簡及繁、先易后難、由表及里、分片進行”的原理，切勿盲目地大拆大卸。

6 結語

電氣系統技術在現代農用機械上的影響愈來愈重要，農用機械電氣系統的問題對農用機械的使用與操作效率都有重要影響，在農業機械電動系統的實際操作中，往往由于多種干擾原因，造成農業機械電氣系統發生問題，嚴重干擾著機器電氣系統的安全平穩操作。農民在掌握農用機械技能與理論的同時，還應注意對農用機械電氣系統的基本構造、組成的掌握，應熟悉電氣系統的常發事故的檢查保養技術，并定期加強對現行的機械設備進行檢查，做好日常維護與維修管理工作，及時排查農業機械電氣設備存在的安全隱患，進而提高其運行的可靠性，確保農業機械得到正確、高效的使用。