機(jī)電工程安裝施工技術(shù)問題及措施

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我國當(dāng)前階段在機(jī)電工程的主要研究方向，還仍然停留在機(jī)電設(shè)備的功能型號創(chuàng)新研發(fā)上，相比之下在機(jī)電安裝問題上的優(yōu)化研究課題還比較少，所以在機(jī)電設(shè)備的實際應(yīng)用場景中，經(jīng)常會由于機(jī)電設(shè)備的安裝精度問題，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備長期處于不良工況狀態(tài)，加劇了機(jī)電設(shè)備損壞報廢的發(fā)生概率，更可能進(jìn)一步釀成生產(chǎn)事故。而通過對以往機(jī)電設(shè)備在生產(chǎn)運(yùn)行中易出現(xiàn)的故障進(jìn)行規(guī)律性總結(jié)，發(fā)現(xiàn)機(jī)電工程安裝施工導(dǎo)致設(shè)備異常振動噪聲、過載過流以及部件機(jī)構(gòu)卡死故障，對機(jī)電工程整體質(zhì)量危害較大，容易產(chǎn)生生產(chǎn)事故問題。分析機(jī)電工程的安裝施工中的技術(shù)問題，是為了進(jìn)一步提高機(jī)電工程安裝質(zhì)量，為機(jī)電設(shè)備應(yīng)用場所的安全生產(chǎn)管理提供有力保障。

1機(jī)電工程的安裝施工特點

1.1安裝施工性質(zhì)復(fù)雜

無論是工業(yè)機(jī)電工程、建筑機(jī)電工程還是其它各類機(jī)電安裝場景，機(jī)電設(shè)備都不是獨立安裝使用的。因此在實際機(jī)電工程安裝時，往往根據(jù)機(jī)電設(shè)備的實際使用用途，涉及多個專業(yè)領(lǐng)域的功能集成，如工業(yè)、民用、公共電氣、消防、采暖、通風(fēng)管道、水泵等多種，盡管不同的機(jī)電設(shè)備都具有獨立的電力能源供應(yīng)系統(tǒng)，但它們之間往往在用途上又是互相關(guān)聯(lián)配合的關(guān)系。這就導(dǎo)致了在機(jī)電工程安裝施工設(shè)計時，必須要考慮到機(jī)電設(shè)備的后期投產(chǎn)使用以及維護(hù)保養(yǎng)上的便捷性與可操作性問題[1]。例如將兩種使用用途存在關(guān)聯(lián)但互相工作環(huán)境沖突的機(jī)電設(shè)備，錯誤地安裝至同一系統(tǒng)區(qū)域，就會出現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行異常問題，像是工業(yè)制冷設(shè)備與供暖系統(tǒng)的環(huán)境沖突。因此，機(jī)電工程安裝施工時，首先必須要根據(jù)設(shè)備的采購、安裝調(diào)試、檢測竣工、生產(chǎn)運(yùn)行以及后期維護(hù)保養(yǎng)等多個環(huán)節(jié)的實際使用情況進(jìn)行方案部署，只有這樣才能確保安裝后的機(jī)電工程質(zhì)量不受到安裝環(huán)境的不利影響。

1.2安裝施工對作業(yè)人員的技術(shù)要求較高

機(jī)電工程的安裝施工的安裝標(biāo)準(zhǔn)往往是非常高的，而不是像多數(shù)人理解的那樣僅僅滿足機(jī)電設(shè)備供電需求即可。這是因為一些高功率的電氣設(shè)備由于運(yùn)行參數(shù)水平較高，本身機(jī)身存在一定程度的共振問題，如用于工業(yè)生產(chǎn)的電機(jī)、泵組等設(shè)備，在運(yùn)行會帶動整個設(shè)備乃至外殼產(chǎn)生機(jī)械振動，而這些電氣設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造往往又非常復(fù)雜，一些精密部件很容易因長期共振影響，導(dǎo)致部分焊點過早地出現(xiàn)松動破壞，最終發(fā)展成電氣設(shè)備的故障問題[2]。所以說，電氣工程的安裝大到整體的線路設(shè)備布局，小到一顆安裝固定的螺栓，都必須要嚴(yán)格依照設(shè)計圖紙的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，力求設(shè)備固定良好，供電線路系統(tǒng)穩(wěn)定，只有讓安裝的電氣設(shè)備始終處于良好工況，才能進(jìn)一步地延長電氣設(shè)備的使用壽命。從這個層面上來看，電氣工程的安裝質(zhì)量，往往直接決定了電氣設(shè)備后續(xù)生產(chǎn)運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)效益與安全性能。

2機(jī)電工程安裝施工的主要技術(shù)問題類型

2.1機(jī)電設(shè)備的噪聲、振動問題

部分泵組設(shè)備、電機(jī)設(shè)備以及一些熱工鍋爐設(shè)備在正常運(yùn)行時，會產(chǎn)生一定的振動，這種振動問題往往會被安裝工藝的不合理因素放大影響，如機(jī)電設(shè)備的固定螺栓松動，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行時失去共振的抑制功能，不僅會對設(shè)備本身的質(zhì)量與運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重的損害，且十分不利于生產(chǎn)作業(yè)，嚴(yán)重了機(jī)電設(shè)備的正常使用。一旦機(jī)電設(shè)備的噪聲超過了一定分貝限值，還會嚴(yán)重影響周邊環(huán)境與作業(yè)人員的身體健康，所以在機(jī)電安裝時，一定要注意部分高功率運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備噪聲振動問題。這種問題產(chǎn)生的來源主要有三處：一是安裝施工工藝本身的不合理因素，在機(jī)電設(shè)備的安裝中沒有合理應(yīng)用一些降噪或者振動抑制的措施，如步進(jìn)電機(jī)的共鳴腔與傳動桿上沒有采取降噪處理；二是機(jī)電設(shè)備在安裝對位時存在配合不嚴(yán)密的部位，放大了噪聲振動效果。主要產(chǎn)生噪聲的機(jī)電設(shè)備有如下幾類：冷卻塔、送風(fēng)機(jī)與制冷風(fēng)機(jī)、水泵工作組、變壓器、電機(jī)驅(qū)動的動力裝置、給排水以及供暖使用的各類機(jī)械設(shè)備[3]。在機(jī)電設(shè)備安裝過程中，由于連接部位不牢固，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備的底座或者其它工裝面未能貼緊安裝框架或者建筑墻體，從而對建筑物或者框架產(chǎn)生往復(fù)地擠壓碰撞；三是機(jī)電設(shè)備本身的質(zhì)量問題，如風(fēng)機(jī)、泵組裝置經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的異物干擾，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動失衡。

2.2過電流問題

過電流現(xiàn)象是指機(jī)電設(shè)備在安裝使用后出現(xiàn)的電流額定超載現(xiàn)象，在機(jī)電專業(yè)中，一切大于機(jī)電設(shè)備導(dǎo)體額定電流量的回路都被視為機(jī)電設(shè)備的過電流。機(jī)電設(shè)備的過電流問題主要有兩種性質(zhì)：一是電流過載，即未出現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的絕緣損壞問題，單純地由機(jī)電設(shè)備接入端流入的電流值過大而引起的過電流。這種問題往往是由于安裝時的接線錯誤導(dǎo)致的，如需要在系統(tǒng)中接入變壓器的機(jī)電設(shè)備未能連通變壓器，或者是在變壓器安裝時未能發(fā)現(xiàn)相間短路的故障問題，再或者是進(jìn)線與出線存在錯接反接，都會引起設(shè)備的電流過載；二是短路電流問題，即機(jī)電設(shè)備的內(nèi)部存在絕緣破損，使得部分線路被短接引起局部荷載失效，最終使機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生過電流[4]。無論是哪種安裝問題引起的機(jī)電設(shè)備過電流問題，都會給機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)使用造成嚴(yán)重的隱患問題。當(dāng)過電流的超出限值未達(dá)到回路額定電流的數(shù)倍時，盡管不會直接引起設(shè)備的故障問題，但它引起設(shè)備緩慢過熱，進(jìn)一步加快機(jī)電設(shè)備的絕緣線路老化受損，從而影響機(jī)電設(shè)備的正常使用壽命；而當(dāng)過電流的超出限值高達(dá)數(shù)倍回路的額定電流時，將會擊穿機(jī)電設(shè)備的電子元件，或者引起機(jī)電設(shè)備線路短時間內(nèi)溫度驟升，直接導(dǎo)致設(shè)備故障損壞，甚至于發(fā)展為電氣火災(zāi)，給機(jī)電設(shè)備的實際使用場所與周邊建筑帶來嚴(yán)重的安全隱患。

2.3電氣設(shè)備本身的安裝問題

除了上述兩種安裝問題以外，在實際安裝中，由于施工人員的錯誤操作，也容易對機(jī)電設(shè)備本身產(chǎn)生一定的損壞影響。在這里主要列舉如下幾類常見的因安裝施工導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)異常工況的問題：一是開關(guān)安裝標(biāo)準(zhǔn)不高，或者開關(guān)安裝時本身存在破損部位，機(jī)電設(shè)備的啟動開關(guān)處通常是以銅線焊接的形式連接在電路板上的，若是在焊接部位存在虛焊或者局部破損斷裂，那么設(shè)備在調(diào)試運(yùn)行時就會出現(xiàn)開關(guān)局部電阻過大的問題，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備的開關(guān)焊點氧化、燒蝕，將直接影響機(jī)電設(shè)備開關(guān)的正常使用性能導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備的控制精度受損。若是發(fā)現(xiàn)不及時，開關(guān)部位進(jìn)一步燒穿斷路，那么會直接導(dǎo)致設(shè)備停轉(zhuǎn)，給機(jī)電設(shè)備加工生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。二是啟動器安裝故障，以工業(yè)電機(jī)作為動力來源的機(jī)電設(shè)備，如沖壓車床、軋輥、沖進(jìn)鉆頭以及高功率油泵等，為了特定工序的精度要求，都會在機(jī)電設(shè)備的外部電路接入一個電機(jī)啟動器來輔助電機(jī)啟動，這種啟動器可以幫助機(jī)電設(shè)備實現(xiàn)軟啟動、軟停車、軟制動功能，使機(jī)電設(shè)備運(yùn)行真正做到全過程精度可靈活調(diào)控。以籠式固態(tài)啟動器為例，它的主要實現(xiàn)原理是依靠采集電機(jī)的電流電壓信號，進(jìn)行特殊的算法處理后，以三路雙向可控硅作為分流導(dǎo)通控制裝置，同步自適應(yīng)調(diào)節(jié)電機(jī)的啟動運(yùn)行功率的。在啟動器的實際安裝過程中，若是在串入電阻的安裝上出現(xiàn)錯誤，或者電阻本身存在質(zhì)量問題，那么就會導(dǎo)致啟動器的精度控制功能失效，直接影響機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。三是斷路器與繼電保護(hù)裝置的安裝接線錯誤，前者主要是接線裝配不當(dāng)，導(dǎo)致斷路器觸頭部位過熱或者熄弧時間被數(shù)倍延長，導(dǎo)致斷路器無法實現(xiàn)投切保護(hù)功能；而后者主要是在電流互感器的一次繞組上容易出現(xiàn)安裝失誤，使整個線路中出現(xiàn)開路部位，因局部電壓過大給設(shè)備本身與操作人員帶來巨大的風(fēng)險隱患。四是調(diào)壓裝置的檔位故障，如安裝時未能注意到投切檔位的異物卡死，或者異物受潮，從而導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備電壓無法靈活調(diào)節(jié)，出現(xiàn)失控運(yùn)行的不良工況問題。五是機(jī)電設(shè)備的主變壓器安裝質(zhì)量過低，或者安裝環(huán)境不理想，因局部受潮或者異物搭接導(dǎo)致變壓器相間短路。另一方面主變壓器安裝時還存在油箱封裝失效的問題，油箱進(jìn)入異物后導(dǎo)致絕緣冷卻油變質(zhì)，從而直接導(dǎo)致變壓器的運(yùn)行效果不佳，進(jìn)一步引起變壓器被擊穿損壞，產(chǎn)生嚴(yán)重的生產(chǎn)事故問題。

3機(jī)電工程安裝施工技術(shù)問題的應(yīng)對策略

下面以某食品生產(chǎn)加工廠廠區(qū)的機(jī)電安裝工程為例，說明上述三類問題的解決方案：

3.1機(jī)電設(shè)備的振動抑制與降噪處理

所有機(jī)電設(shè)備的噪聲問題，都是機(jī)電設(shè)備本身的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)自振與外殼共振引起的，所以只要在機(jī)電工程安裝中解決了機(jī)電設(shè)備的振動問題，那么噪聲問題自然就可以被合理解決了。分析機(jī)電設(shè)備的振動問題，它的振動影響主要是由兩個因素共同組成，一是振動振幅，二是振動頻率，所以只要安裝技術(shù)可以解決振幅與頻率的任意一處問題，就可以直接降低振動噪聲對機(jī)電設(shè)備的損傷影響。機(jī)電設(shè)備的振動頻率主要有兩部分：一是自有頻率，用wn來表示，二是機(jī)電設(shè)備的激勵頻率，用wv來表示。其中固有頻率是由機(jī)電設(shè)備的材質(zhì)形狀、質(zhì)量、重心分布、和剛度共同決定的，它的計算公式為Wn=k/m其中k為機(jī)電設(shè)備的材料穩(wěn)定性，m為機(jī)電設(shè)備的自重質(zhì)量。而激勵頻率是指在固有頻率的基礎(chǔ)上，對振動頻率提高起到激勵作用的振動因素。根據(jù)諧振效益原理分析，激勵頻率對自有頻率會起到一定的增幅作用，但它們之間并不是簡單的等比線性增長，只有當(dāng)wn與wv等值時，這種激勵效果才會最大化，也就是諧振，機(jī)電設(shè)備處于諧振狀態(tài)時，振幅最大化。由此可知機(jī)電設(shè)備的底座、螺栓靈活度越高，就越容易配合機(jī)電設(shè)備完成諧振動作。所以機(jī)電安裝施工中想要解決降低振動噪聲問題，首先可以從支架以及裝夾卡固的配套組件安裝質(zhì)量上想辦法。在原有的機(jī)電安裝廠房內(nèi)，加固改造機(jī)電設(shè)備的安裝管廊與框架，改善機(jī)電設(shè)備的安裝條件。懸掛架設(shè)的風(fēng)機(jī)、泵組等電機(jī)設(shè)備的鋼材安裝架、或者落地固定架，在對應(yīng)的建筑墻體位置上均用膨脹螺絲替代傳統(tǒng)螺栓來固定，并且在螺絲口部墊放一層韌性材料，增加整體框架的穩(wěn)定性。而另一方面，振動抑制措施也同樣重要，當(dāng)自振頻率與激勵頻率達(dá)成如下關(guān)系式時，使振動傳遞系數(shù)小于1，即可達(dá)到理論隔振阻振效果。λ=wn/wv≥2式中λ表示為振動頻率比。那么有了上述理論，在振源處消除抑制振動就有了如下對策措施。原廠區(qū)內(nèi)所有生產(chǎn)線PLC控制驅(qū)動的加工設(shè)備，主要依靠一種步進(jìn)電機(jī)作為動力系統(tǒng)。在無法徹底消除機(jī)電設(shè)備自振問題的情況下，通過步數(shù)細(xì)分來加倍它的步進(jìn)頻率，從而增大激勵頻率，使步進(jìn)電機(jī)步與步之間的間距進(jìn)一步縮小，避免電機(jī)的激勵頻率處于1.1414wn。經(jīng)過步數(shù)細(xì)分后，生產(chǎn)設(shè)備不再出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。此外在改造廠區(qū)內(nèi)還存在一類帶有減速帶、傳動裝置的機(jī)電設(shè)備，在機(jī)電設(shè)備安裝時主要是從兩個方面來進(jìn)行振動抑制的優(yōu)化，一是在傳動桿或傳動軸之間加裝一個彈性聯(lián)軸器，使不同的動輪始終處于同心轉(zhuǎn)動情況下，減小機(jī)電設(shè)備的自有頻率；二是改變主動輪與從動輪之間的傳動比例，在激勵頻率提高的情況下，將主動輪或從動輪任一的感應(yīng)自振頻率維持在原來水平，使傳動裝置的兩個機(jī)輪振動頻率完全錯開，那么振動損傷自然可以得到抑制。

3.2過電流保護(hù)措施

機(jī)電工程安裝施工中，為了避免機(jī)電設(shè)備因過電流問題導(dǎo)致故障損壞，在線路安裝時接入一個繼電保護(hù)裝置，若設(shè)備存在相間短路或過載等問題，可以由繼電保護(hù)裝置跳閘線圈動作切除故障回路。它的安裝原理如圖1所示，當(dāng)機(jī)電設(shè)備的電網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)了相間短路問題，或者是出現(xiàn)機(jī)電設(shè)備本身的非正常荷載因素時，由于局部電路絕緣失效，會引起電流驟增、電壓驟降。那么此時整定電流保護(hù)器就可以通過線路選擇投切，按照預(yù)設(shè)好的延時保護(hù)動作連接對應(yīng)時間觸點，從而將斷路脫扣線圈接入機(jī)電設(shè)備的電路中，借助脫扣動作使故障斷路部位被隔離切除。此時由繼電器的信號發(fā)射裝置負(fù)責(zé)將電流保護(hù)動作的電信號轉(zhuǎn)化為光信號與聲信號，完成故障報警功能。這種整定電流保護(hù)器可以較好地完成機(jī)電設(shè)備的過壓與欠壓兩種不良工況的補(bǔ)償功能，如今市面上常見的繼電保護(hù)裝置主要有兩種技術(shù)類型，一是熱繼電器技術(shù)、二是延時電磁繼電保護(hù)技術(shù)，無論在機(jī)電工程的安裝施工中使用哪種技術(shù)類型的整定電流保護(hù)器，都可以實現(xiàn)對安裝機(jī)電設(shè)備的過載保護(hù)功能，避免因設(shè)備過載損壞帶來的經(jīng)濟(jì)損失與生產(chǎn)事故問題。

3.3機(jī)電工程安裝施工中的質(zhì)量檢查

機(jī)電設(shè)備本身的故障問題，應(yīng)當(dāng)引起機(jī)電安裝施工人員的充分重視，最大程度避免在機(jī)電設(shè)備吊裝、搬運(yùn)、對位安裝過程中出現(xiàn)碰撞。所以在集中配電柜、主變壓器、啟動器等關(guān)鍵機(jī)電設(shè)備安裝時，由施工負(fù)責(zé)人協(xié)調(diào)好人員作業(yè)程序，嚴(yán)禁施工人員在機(jī)電設(shè)備未完全對準(zhǔn)安裝框架的情況下，以外力推拉強(qiáng)制送入機(jī)電設(shè)備就位的不規(guī)范施工行為。同時在機(jī)電設(shè)備的安裝現(xiàn)場，安排專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé)拆箱機(jī)電設(shè)備的安全質(zhì)量檢查工作。在機(jī)電設(shè)備的質(zhì)量檢查上，將所有出現(xiàn)如下質(zhì)量問題的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行了更換或維護(hù)處理：機(jī)電設(shè)備表面有油污、劃痕、煤灰或者外殼破損變形的；機(jī)電設(shè)備外殼及內(nèi)部存在明顯受潮、淋水的，或者在機(jī)電的合格證部位可以發(fā)現(xiàn)潮氣痕跡的；機(jī)電設(shè)備的銘牌不齊全、電纜指示牌破損，或是防爆合格證、安全生產(chǎn)許可、出廠合格證以及責(zé)任牌等信息存在缺失不全的；設(shè)備外觀有明顯銹蝕痕跡、線路絕緣破損失效、開關(guān)檔位靈活性較差的；存在明顯漏油、漏氣問題的變壓器以及轉(zhuǎn)子積灰、異物、漏風(fēng)的電機(jī)設(shè)備；雙防鎖失效或者接地保護(hù)存在問題的劣質(zhì)機(jī)電設(shè)備。在機(jī)電設(shè)備安裝施工結(jié)算期，由電氣專業(yè)與機(jī)電專業(yè)的技術(shù)人員，共同對不同部位的獨立電氣設(shè)備進(jìn)行調(diào)試檢測，并將存在運(yùn)行問題隱患的設(shè)備統(tǒng)一記錄上報給施工質(zhì)量負(fù)責(zé)人審批。只有確保機(jī)電設(shè)備本身的質(zhì)量不存在隱患問題，才能使機(jī)電工程安裝投產(chǎn)后，更好地保障機(jī)電系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4結(jié)語

綜上所述，在該食品加工廠內(nèi)的機(jī)電工程安裝施工中，主要是針對電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備進(jìn)行了抑振降噪技術(shù)改良，在大功率荷載機(jī)電設(shè)備回路上加裝了繼電保護(hù)裝置避免設(shè)備過載，以及安裝拆箱時對設(shè)備銘牌、合格證明以及外觀破損情況進(jìn)行了普查，確保了所有安裝機(jī)電設(shè)備在機(jī)電線路中連接良好、安裝固定嚴(yán)密、無噪聲振動問題、質(zhì)量安全可靠。從后續(xù)食品加工廠機(jī)電設(shè)備運(yùn)行檢修維護(hù)記錄來看，各類機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障概率明顯低于以往，說明機(jī)電工程的安裝質(zhì)量與機(jī)電設(shè)備使用壽命存在密切聯(lián)系。

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作者：石昂昆 單位：浙江圣翔航空科技有限公司