电气设备故障诊断“六诊法”的实际应用-电气维修论文发表

摘要：本文介绍了在生产实际当中，电气设备发生故障后，应用过“六诊法”，即口问、眼看、耳听、鼻闻、手摸、表测的六法，准确诊断出故障所在的具体方式、方法，从而快速排除故障，减少经济损失，提高劳动生产率，保障安全生产。
关键词：故障；六诊法; 测量；维修 

Practical Applications on Fault Diagnosis of Electrical Equipment “Six Diagnosis Method”

Abstract: This paper introduces if the electrical equipments failure, we can use the “six diagnostic methods”, asking, looking, listening, smelling, touching, and measuring, to accurately diagnose the fault. This can quickly eliminate the fault, reduce the economic loss, improve labor productivity, and ensure safety in production.
Keywords: Fault; six diagnostic methods; Measuring; maintain
电气设备在使用过程中，常常会出现各种各样的故障。维修人员如能迅速找到故障原因，并排除故障，对提高劳动生产率，减少经济损失和保障安全生产都具有重大意义。
参考我国中医诊断的望、闻、问、切经典四诊法，电气故障诊断方法可以归纳为“六诊法”，即口问、眼看、耳听、鼻闻、手摸、表测六种。通过“问、看、听、闻、摸、测”来了解故障前后的操作情况和故障发生后出现的异常现象，从而诊断出故障原因和故障所在部位，进而准确地排除故障。前“五诊”是凭借人的感官对电气设备故障进行有的放矢的诊断，称为感官诊断，又称直观检查法。[1] “表测”是利用仪表测量某些电气参数，经过与正常值对比，来确定故障原因和部位。
1. 口问
向现场操作人员了解、询问设备使用情况、设备的病历和故障发生的全过程，尽可能详细和真实了解“病情”， 这往往是快速找出故障原因和部位的关键。如故障发生前是否过载、频繁启动、停止和制动等；故障发生时是否有异常声音和振动、有没有冒烟、冒火花等现象。
例如：X62W万能铣床工作台各个方向都不能进给，维修人就要询问具体使用情况，是否未运行就不能开启，还是运行一段时间后停止，上班和本班是否曾运行，进给电动机是否能够启动，还要询问故障历史等等。
   2．眼看
（1）看现场
根据所问情况，仔细察看各种电气元件的外观有无变化。如察看熔断器的熔断指示器是否跳出，检查触点是否烧融、氧化，热继电器是否脱扣，导线和线圈有无烧伤、烧焦、短路、开路，机械部分有无损坏以及开关、刀闸、按钮、插接线位置是否正确，同时应注意观察信号显示和仪表指示是否正确等。
例如：CA6140型车床刀架快速移动电动机不能启动，首先观察FU1（冷却泵电动机及快速移动电动机熔断器）熔丝是否熔断；其次检查KA2（中间继电器）触头的接触是否良好；若无异常或按下SB3（快速移动电动机启动按钮）时，KA2不吸合，则故障必定在控制电路中。这时依次察看FR1（热继电器）的常闭触头、SB3及KA2的线圈是否有断路现象即可。
（2）看图纸和资料
在诊断电气设备故障时，必须认真查阅有关的电气原理图和安装接线图，分析故障与哪些部分和电气元件有关，以“理论”指导“实践”。图1为时间继电器控制的顺序启动电路的电气原理图。[2]
运行中若发生故障为：电机M1启动后，M2无法启动。通过分析电气原理图，产生这种故障可能是因为通电延时时间继电器KT的通电延时闭合的常开触点无法吸合或接触器KM2的辅助常开触头无法自锁或热继电器FR2的热元件没有闭合或常闭触头断开等原因。
3．耳听
耳听就是细听电气设备运行中的声响。电气设备在运行中会有一定噪声，但其噪声一般较均匀且有一定规律，噪声强度也较低。带病运行的电气设备其噪声通常也会发生变化，用耳细听往往能够区分它和正常运行时噪声的区别。在线路还能运行和不损坏设备的前提下，可通电试车，细听电动机、继电器和接触器的声音是否正常；接触器线圈得电后噪声是否很大，电动机启动时是否 “嗡嗡”响而无法启动等。
影响电气设备声响的因素主要有：①润滑。当电气设备润滑不良时，一般声响都会很大。②温度。不少电气设备有些响声随着温度的升高而减弱或消失，又有些声响却随着温度的升高而出现或增强。③负荷。设备声响受负荷影响较大，一般负荷增大时响声随着增强。利用听觉判断故障，是一件比较复杂的工作，但只要善于摸索规律，通过设备响声的异常就可以判断出故障的部位和原因。
4．鼻闻
鼻闻是根据电气设备的气味判断故障。如过热、短路、击穿故障，都有可能闻到烧焦味，火烟味和油漆、润滑油、塑料、橡胶等受热挥发的气味。对于注油设备内部短路、过热、进水受潮后，油样的气味也会发生变化，如出现臭味、酸味等。断开故障设备电源后，靠近电动机、变压器、接触器、继电器、绝缘导线等处，闻闻是否有焦味。如有焦味，则可能电气绝缘层已被烧坏。主要原因可能是过载、短路或三相电流严重不平衡等。
5．手摸
在设备刚发生故障，断开电源后，用手触摸电气的某些部位，观察有无异常变化。如变压器、电动机和电磁线圈表面，感觉温度是否过高，如设备过载，则其整体温度会上升；如局部短路或机械摩擦，则可能出现局部过热；轻拉导线，看连接是否松动；轻推电器活动机构，看移动是否灵活等，如机械卡阻或平衡性不好，其振动幅度就会加大。
维修过程中，应注意遵守有关安全规程和设备特点，掌握触摸的方法和技巧，该摸的摸，不能摸的绝对不能乱摸。手摸时用力要适当，以免损坏设备或危及人身安全。表1中列出了以电动机外壳为例的手感温法估计温度的感觉和具体程度。[3]
表1手感温法估计电动机外壳温度
温度（℃） 感觉 具体程度
85~90 过热 不能碰，因条件反射瞬间缩回
80 担心电机坏 手背不能碰，手指勉强停1~1.5s
75 极热 用手指可停留1.5~2s
70 十分热 用手指可停留约3s
65 很热 手背可停留2~3s
60 较热 手背可停留3~4s
55 热 手背可停留5~7s
50 稍热 手背可以长久触及，长时间手背变红
45 暖和 手背触及时感到很暖和
40 稍暖和 比人体温度高，感到稍暖和
30 稍冷 比人体温度低，感觉稍冷
6．表测
表测法也叫测量法或检测法，是利用仪器仪表对设备故障进行检测，测量的各种参数与正常数据对比后，能更准确地判断元器件是否已损坏，并确定故障点。
常用的测试工具和仪表有电笔、万用表、钳形电流表、兆欧表等，带电或断电时测量的有关参数主要有电压、电流、频率、温度、功率、绝缘值、阻抗、振幅、转速等。常用的表测法有几下几种。
（1）测量电压法
测量电压法的工作原理是当电路断开时，电路中电流为零，各元件两端电压也为零，断路点两端电压等于电源电压，通过测量电压就可以顺利地判断出断路故障点。
测量直流时，要注意区别正负极性。测量开路电压或未知交流电压时选用电压表的最高挡，测量时应选择合适的量程，以免损坏电压表，测量电压法分为分阶测量法和分段测量法两种。
①电压分阶测量法
图1  时间继电器控制的顺序启动电路                    图2   电压分阶测量法
如图2所示，如果出现故障现象为：L1-N之间电压为电源电压220V，按下SB3，KM1线圈不吸合，可用电压分阶测量法来查找故障。操作方法如下：将一表笔（如黑表笔）接到N上固定，另一表笔（红表笔）从L1点开始，向前测量1、2、3、4、5、6、7点的电压。正常情况应为电源电压，如220V，若测到某一点如N-3点之间无电压，说明该点之前的元件（图2中的SB1）触头断开或连线断线。可通过测量这一元件两端的电压是否为电源电压来进行验证并确诊。对接点较多的线路，不必逐点测量，可将红表笔跳跃性向后移和前移相结合的方法来测量电压，如测量N-1后直接测量N-4等，以提高故障查找效率。电压分阶测量法所测电压值及故障点如表2所示。
表2    电压分阶测量法所测电压值及故障点
故障现象 N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 N-7 故障点
L1-N之间电压为电源电压220V，按下SB3不放时，KM1线圈不吸合 0       FU2熔体熔断
 220V 0      FR常闭触头接触不良
 220V 220V 0     SB1触头接触不良
 220V 220V 220V 0    SB2触头接触不良
 220V 220V 220V 220V 0   SB3没有闭合且
KM1常闭触头接触不良

 220V 220V 220V 220V 220V 0  KM2常闭触头接触不良
 220V 220V 220V 220V 220V 220V 0 KM1线圈断路
②电压分段测量法
          
图3  电压分段测量法                图4  电阻分阶测量法
电压分段测量法检测断路故障的原理是：当线圈、电阻、电器通电时，其电压降等于或接近外加电压；而闭合触点或导线，通电时电压降接近于零。如图3所示，当出现L1-N之间电压为220V，按下SB3不放时，如果KM1线圈不吸合，可用两表笔逐段测量相邻两标号点L1-1、1-2、2-3，3-4、4-5、5-6、6-7、7-N间的电压。电压分段测量法所测电压值及故障点如表3所示。
表3    电压分段测量法所测电压值及故障点
故障现象 L1-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-N 故障点
L1-N之间电压为220V电源电压，按下SB3不放时，KM1线圈不吸合 220V 0 0 0 0 0 0 0 FU2熔体熔断
 0 220V 0 0 0 0 0 0 FR常闭触头接触不良
 0 0 220V 0 0 0 0 0 SB1触头接触不良
 0 0 0 220V 0 0 0 0 SB2触头接触不良
 0 0 0 0 220V 0 0 0 SB3没有闭合且
KM1常闭触头接触不良
 0 0 0 0 0 220V 0 0 KM2常闭触头接触不良
 0 0 0 0 0 0 220V 0 KM1线圈断路
 0 0 0 0 0 0 0 220V FU2熔体熔断
（2）测量电阻法
电阻法测量故障是断开电源后，测量电机、线路、触头等电阻值，若所测电阻值与标准值相差较大，则故障点可能就是该部位。如按钮常闭触点的两端，如果阻值超过10kΩ，为断线不通；阻值为10Ω左右，为接触不良，触点部分需要处理；阻值小于0.5Ω，则为正常。[4]
电阻法测量前，首先应切断电源，严禁带电测量。同时要注意被测线路是否形成回路或与其他支路并联；如果测量高电阻电气元件，要将万用表的电阻挡转换到适当挡位。测量电阻法也可分为分阶测量法和分段测量法两种。
①电阻分阶测量法

如图4所示，按下SB3后，L1-N间电阻为无穷大。可将一表笔接到N上固定，另一表笔从L1点开始，向前测量1、2、3、4、5、6、7点的电阻。正常情况应为接触器线圈电阻，从几百欧到一千多欧都为正常值。如前面测量电阻都为无穷大，到某一点如7-4点之间时，电阻恢复为正常值，则其前面元件（如SB2）触点开路或导线断开。电阻分阶测量法所测电阻值及故障点如表4所示。
表4   电阻分阶测量法所测电阻值及故障点
故障现象 N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 N-7 故障点
按下SB3不放时，
L1-N之间电阻为无穷大 500Ω       FU2熔体熔断
 ∞ 500Ω      FR常闭触头接触不良
 ∞ ∞ 500Ω     SB1触头接触不良
 ∞ ∞ ∞ 500Ω    SB2触头接触不良
 ∞ ∞ ∞ ∞ 500Ω   SB3没有闭合且
KM1常闭触头接触不良
 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 500Ω  KM2常闭触头接触不良
 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 500Ω KM1线圈断路
备注：假设接触器线圈电阻为500Ω。
②电阻分段测量法
 
图5   电阻分段测量法
切断电源后，逐段测试相邻两标号间的电阻，除6-7之间电阻为接触器线圈电阻外，其余两点间电阻均应接近零，如图5所示。如两点间电阻很大或为无穷大，即说明这两点间接触不良或导线断路。见表5。
表5   电阻分段测量法所测电阻值及故障点
故障现象 测量点 电阻值 故 障 点
按下SB2，L1-N之间电阻为无穷大 L1-1 ∞ FU2熔体熔断
 1-2 ∞ FR常闭触头接触不良
 2-3 ∞ SB1触头接触不良
 3-4 ∞ SB2触头接触不良
 4-5 ∞ SB3没有闭合并且
KM1常闭触头接触不良
 5-6 ∞ KM2常闭触头接触不良
 6-7 ∞ KM1线圈断路
 7-N ∞ FU2熔体熔断
（3）测量电流法
通过测量线路电流是否为正常值，以判断故障原因的方法，为测量电流法。对弱电回路，常采用将电流表或万用表电流挡串接在电路中进行测量回路的工作电流；对强电回路，常有钳形表检查三相电流是否对称，以检查电动机出力状况，运行情况，以及发生异常现象。如所测电流与额定值相差超过10%，则该相电路可能为故障相。[5]
（4）测量绝缘电阻法
诊断绝缘电阻是为了检查设备绝缘是否损坏以及损坏的程度，分析已出现和可能出现故障的原因。断开电源后，用兆欧表测量电气元件和线路对地以及相间绝缘电阻值。低压电器绝缘电阻规定不得小于0.5 MΩ。相线与中线、相线与地、相线与相线之间短路和漏电的主要原因是绝缘电阻值过小，应重点检查。
表6是低压电机在部分温度条件下绝缘阻值的最小允许值。
表6     低压电机绝缘阻值的最小允许值
温度（℃） 绝缘电阻（MΩ） 温度（℃） 绝缘电阻（MΩ）
75 0.5 35 8
70 0.71 30 11.3
65 1 25 16
60 1.41 20 22.6
55 2 15 32
50 2.83 10 45.3
45 4 5 64
40 5.66 0 90.5
测量法是很多维修人员排除故障最常用的方法之一。在用测量法诊断电气设备的故障时要注意两点，首先，一定要保证各种测量工具和仪表完好，使用方法正确。其次，在测量时要防止回路电、感应电及其他并联支路的影响，以免产生错误判断。
总之，故障诊断的方法是多种多样的，断电检查多采用电阻法，通电检查多采用电压法或电流法。在实际工作中，多种方法混合使用，灵活处理，往往可以迅速有效地诊断出故障。

参考文献：
[1]李珍珠．论电气设备故障诊断分析[J]．科技成果管理与研究．2009, （4）
[2]史英俊．电气设备故障诊断技巧[J]．黑龙江省冶.2009（29）
[3]黄文生．电气设备故障诊断的现状与发展趋势[J]．中国电力教育.2010（31）
[4]Stokoe．Gray．Development of a strategy for the integration of protection and control equipment（C）．Developments in Power System Protection，2001，Seventh International Conferernce on（IEE），2001 Page（s）：5--8．
[5]杨思斯．浅谈电气设备状态监测与故障诊断技术应用[J]．中国科技博览.2011（1）