机电工程安装施工技术问题及措施

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我国当前阶段在机电工程的主要研究方向，还仍然停留在机电设备的功能型号创新研发上，相比之下在机电安装问题上的优化研究课题还比较少，所以在机电设备的实际应用场景中，经常会由于机电设备的安装精度问题，导致机电设备长期处于不良工况状态，加剧了机电设备损坏报废的发生概率，更可能进一步酿成生产事故。而通过对以往机电设备在生产运行中易出现的故障进行规律性总结，发现机电工程安装施工导致设备异常振动噪声、过载过流以及部件机构卡死故障，对机电工程整体质量危害较大，容易产生生产事故问题。分析机电工程的安装施工中的技术问题，是为了进一步提高机电工程安装质量，为机电设备应用场所的安全生产管理提供有力保障。

1机电工程的安装施工特点

1.1安装施工性质复杂

无论是工业机电工程、建筑机电工程还是其它各类机电安装场景，机电设备都不是独立安装使用的。因此在实际机电工程安装时，往往根据机电设备的实际使用用途，涉及多个专业领域的功能集成，如工业、民用、公共电气、消防、采暖、通风管道、水泵等多种，尽管不同的机电设备都具有独立的电力能源供应系统，但它们之间往往在用途上又是互相关联配合的关系。这就导致了在机电工程安装施工设计时，必须要考虑到机电设备的后期投产使用以及维护保养上的便捷性与可操作性问题[1]。例如将两种使用用途存在关联但互相工作环境冲突的机电设备，错误地安装至同一系统区域，就会出现机电系统的运行异常问题，像是工业制冷设备与供暖系统的环境冲突。因此，机电工程安装施工时，首先必须要根据设备的采购、安装调试、检测竣工、生产运行以及后期维护保养等多个环节的实际使用情况进行方案部署，只有这样才能确保安装后的机电工程质量不受到安装环境的不利影响。

1.2安装施工对作业人员的技术要求较高

机电工程的安装施工的安装标准往往是非常高的，而不是像多数人理解的那样仅仅满足机电设备供电需求即可。这是因为一些高功率的电气设备由于运行参数水平较高，本身机身存在一定程度的共振问题，如用于工业生产的电机、泵组等设备，在运行会带动整个设备乃至外壳产生机械振动，而这些电气设备的内部构造往往又非常复杂，一些精密部件很容易因长期共振影响，导致部分焊点过早地出现松动破坏，最终发展成电气设备的故障问题[2]。所以说，电气工程的安装大到整体的线路设备布局，小到一颗安装固定的螺栓，都必须要严格依照设计图纸的标准进行，力求设备固定良好，供电线路系统稳定，只有让安装的电气设备始终处于良好工况，才能进一步地延长电气设备的使用寿命。从这个层面上来看，电气工程的安装质量，往往直接决定了电气设备后续生产运用的经济效益与安全性能。

2机电工程安装施工的主要技术问题类型

2.1机电设备的噪声、振动问题

部分泵组设备、电机设备以及一些热工锅炉设备在正常运行时，会产生一定的振动，这种振动问题往往会被安装工艺的不合理因素放大影响，如机电设备的固定螺栓松动，导致机电设备在运行时失去共振的抑制功能，不仅会对设备本身的质量与运行稳定性产生严重的损害，且十分不利于生产作业，严重了机电设备的正常使用。一旦机电设备的噪声超过了一定分贝限值，还会严重影响周边环境与作业人员的身体健康，所以在机电安装时，一定要注意部分高功率运行的机电设备噪声振动问题。这种问题产生的来源主要有三处：一是安装施工工艺本身的不合理因素，在机电设备的安装中没有合理应用一些降噪或者振动抑制的措施，如步进电机的共鸣腔与传动杆上没有采取降噪处理；二是机电设备在安装对位时存在配合不严密的部位，放大了噪声振动效果。主要产生噪声的机电设备有如下几类：冷却塔、送风机与制冷风机、水泵工作组、变压器、电机驱动的动力装置、给排水以及供暖使用的各类机械设备[3]。在机电设备安装过程中，由于连接部位不牢固，导致机电设备的底座或者其它工装面未能贴紧安装框架或者建筑墙体，从而对建筑物或者框架产生往复地挤压碰撞；三是机电设备本身的质量问题，如风机、泵组装置经常出现转子系统的异物干扰，导致转动失衡。

2.2过电流问题

过电流现象是指机电设备在安装使用后出现的电流额定超载现象，在机电专业中，一切大于机电设备导体额定电流量的回路都被视为机电设备的过电流。机电设备的过电流问题主要有两种性质：一是电流过载，即未出现机电设备的绝缘损坏问题，单纯地由机电设备接入端流入的电流值过大而引起的过电流。这种问题往往是由于安装时的接线错误导致的，如需要在系统中接入变压器的机电设备未能连通变压器，或者是在变压器安装时未能发现相间短路的故障问题，再或者是进线与出线存在错接反接，都会引起设备的电流过载；二是短路电流问题，即机电设备的内部存在绝缘破损，使得部分线路被短接引起局部荷载失效，最终使机电设备产生过电流[4]。无论是哪种安装问题引起的机电设备过电流问题，都会给机电设备的生产使用造成严重的隐患问题。当过电流的超出限值未达到回路额定电流的数倍时，尽管不会直接引起设备的故障问题，但它引起设备缓慢过热，进一步加快机电设备的绝缘线路老化受损，从而影响机电设备的正常使用寿命；而当过电流的超出限值高达数倍回路的额定电流时，将会击穿机电设备的电子元件，或者引起机电设备线路短时间内温度骤升，直接导致设备故障损坏，甚至于发展为电气火灾，给机电设备的实际使用场所与周边建筑带来严重的安全隐患。

2.3电气设备本身的安装问题

除了上述两种安装问题以外，在实际安装中，由于施工人员的错误操作，也容易对机电设备本身产生一定的损坏影响。在这里主要列举如下几类常见的因安装施工导致机电设备出现异常工况的问题：一是开关安装标准不高，或者开关安装时本身存在破损部位，机电设备的启动开关处通常是以铜线焊接的形式连接在电路板上的，若是在焊接部位存在虚焊或者局部破损断裂，那么设备在调试运行时就会出现开关局部电阻过大的问题，导致机电设备的开关焊点氧化、烧蚀，将直接影响机电设备开关的正常使用性能导致机电设备的控制精度受损。若是发现不及时，开关部位进一步烧穿断路，那么会直接导致设备停转，给机电设备加工生产带来巨大的经济损失。二是启动器安装故障，以工业电机作为动力来源的机电设备，如冲压车床、轧辊、冲进钻头以及高功率油泵等，为了特定工序的精度要求，都会在机电设备的外部电路接入一个电机启动器来辅助电机启动，这种启动器可以帮助机电设备实现软启动、软停车、软制动功能，使机电设备运行真正做到全过程精度可灵活调控。以笼式固态启动器为例，它的主要实现原理是依靠采集电机的电流电压信号，进行特殊的算法处理后，以三路双向可控硅作为分流导通控制装置，同步自适应调节电机的启动运行功率的。在启动器的实际安装过程中，若是在串入电阻的安装上出现错误，或者电阻本身存在质量问题，那么就会导致启动器的精度控制功能失效，直接影响机电设备的运行质量。三是断路器与继电保护装置的安装接线错误，前者主要是接线装配不当，导致断路器触头部位过热或者熄弧时间被数倍延长，导致断路器无法实现投切保护功能；而后者主要是在电流互感器的一次绕组上容易出现安装失误，使整个线路中出现开路部位，因局部电压过大给设备本身与操作人员带来巨大的风险隐患。四是调压装置的档位故障，如安装时未能注意到投切档位的异物卡死，或者异物受潮，从而导致机电设备电压无法灵活调节，出现失控运行的不良工况问题。五是机电设备的主变压器安装质量过低，或者安装环境不理想，因局部受潮或者异物搭接导致变压器相间短路。另一方面主变压器安装时还存在油箱封装失效的问题，油箱进入异物后导致绝缘冷却油变质，从而直接导致变压器的运行效果不佳，进一步引起变压器被击穿损坏，产生严重的生产事故问题。

3机电工程安装施工技术问题的应对策略

下面以某食品生产加工厂厂区的机电安装工程为例，说明上述三类问题的解决方案：

3.1机电设备的振动抑制与降噪处理

所有机电设备的噪声问题，都是机电设备本身的转子系统自振与外壳共振引起的，所以只要在机电工程安装中解决了机电设备的振动问题，那么噪声问题自然就可以被合理解决了。分析机电设备的振动问题，它的振动影响主要是由两个因素共同组成，一是振动振幅，二是振动频率，所以只要安装技术可以解决振幅与频率的任意一处问题，就可以直接降低振动噪声对机电设备的损伤影响。机电设备的振动频率主要有两部分：一是自有频率，用wn来表示，二是机电设备的激励频率，用wv来表示。其中固有频率是由机电设备的材质形状、质量、重心分布、和刚度共同决定的，它的计算公式为Wn=k/m其中k为机电设备的材料稳定性，m为机电设备的自重质量。而激励频率是指在固有频率的基础上，对振动频率提高起到激励作用的振动因素。根据谐振效益原理分析，激励频率对自有频率会起到一定的增幅作用，但它们之间并不是简单的等比线性增长，只有当wn与wv等值时，这种激励效果才会最大化，也就是谐振，机电设备处于谐振状态时，振幅最大化。由此可知机电设备的底座、螺栓灵活度越高，就越容易配合机电设备完成谐振动作。所以机电安装施工中想要解决降低振动噪声问题，首先可以从支架以及装夹卡固的配套组件安装质量上想办法。在原有的机电安装厂房内，加固改造机电设备的安装管廊与框架，改善机电设备的安装条件。悬挂架设的风机、泵组等电机设备的钢材安装架、或者落地固定架，在对应的建筑墙体位置上均用膨胀螺丝替代传统螺栓来固定，并且在螺丝口部垫放一层韧性材料，增加整体框架的稳定性。而另一方面，振动抑制措施也同样重要，当自振频率与激励频率达成如下关系式时，使振动传递系数小于1，即可达到理论隔振阻振效果。λ=wn/wv≥2式中λ表示为振动频率比。那么有了上述理论，在振源处消除抑制振动就有了如下对策措施。原厂区内所有生产线PLC控制驱动的加工设备，主要依靠一种步进电机作为动力系统。在无法彻底消除机电设备自振问题的情况下，通过步数细分来加倍它的步进频率，从而增大激励频率，使步进电机步与步之间的间距进一步缩小，避免电机的激励频率处于1.1414wn。经过步数细分后，生产设备不再出现谐振现象。此外在改造厂区内还存在一类带有减速带、传动装置的机电设备，在机电设备安装时主要是从两个方面来进行振动抑制的优化，一是在传动杆或传动轴之间加装一个弹性联轴器，使不同的动轮始终处于同心转动情况下，减小机电设备的自有频率；二是改变主动轮与从动轮之间的传动比例，在激励频率提高的情况下，将主动轮或从动轮任一的感应自振频率维持在原来水平，使传动装置的两个机轮振动频率完全错开，那么振动损伤自然可以得到抑制。

3.2过电流保护措施

机电工程安装施工中，为了避免机电设备因过电流问题导致故障损坏，在线路安装时接入一个继电保护装置，若设备存在相间短路或过载等问题，可以由继电保护装置跳闸线圈动作切除故障回路。它的安装原理如图1所示，当机电设备的电网系统中出现了相间短路问题，或者是出现机电设备本身的非正常荷载因素时，由于局部电路绝缘失效，会引起电流骤增、电压骤降。那么此时整定电流保护器就可以通过线路选择投切，按照预设好的延时保护动作连接对应时间触点，从而将断路脱扣线圈接入机电设备的电路中，借助脱扣动作使故障断路部位被隔离切除。此时由继电器的信号发射装置负责将电流保护动作的电信号转化为光信号与声信号，完成故障报警功能。这种整定电流保护器可以较好地完成机电设备的过压与欠压两种不良工况的补偿功能，如今市面上常见的继电保护装置主要有两种技术类型，一是热继电器技术、二是延时电磁继电保护技术，无论在机电工程的安装施工中使用哪种技术类型的整定电流保护器，都可以实现对安装机电设备的过载保护功能，避免因设备过载损坏带来的经济损失与生产事故问题。

3.3机电工程安装施工中的质量检查

机电设备本身的故障问题，应当引起机电安装施工人员的充分重视，最大程度避免在机电设备吊装、搬运、对位安装过程中出现碰撞。所以在集中配电柜、主变压器、启动器等关键机电设备安装时，由施工负责人协调好人员作业程序，严禁施工人员在机电设备未完全对准安装框架的情况下，以外力推拉强制送入机电设备就位的不规范施工行为。同时在机电设备的安装现场，安排专门的技术人员负责拆箱机电设备的安全质量检查工作。在机电设备的质量检查上，将所有出现如下质量问题的机电设备进行了更换或维护处理：机电设备表面有油污、划痕、煤灰或者外壳破损变形的；机电设备外壳及内部存在明显受潮、淋水的，或者在机电的合格证部位可以发现潮气痕迹的；机电设备的铭牌不齐全、电缆指示牌破损，或是防爆合格证、安全生产许可、出厂合格证以及责任牌等信息存在缺失不全的；设备外观有明显锈蚀痕迹、线路绝缘破损失效、开关档位灵活性较差的；存在明显漏油、漏气问题的变压器以及转子积灰、异物、漏风的电机设备；双防锁失效或者接地保护存在问题的劣质机电设备。在机电设备安装施工结算期，由电气专业与机电专业的技术人员，共同对不同部位的独立电气设备进行调试检测，并将存在运行问题隐患的设备统一记录上报给施工质量负责人审批。只有确保机电设备本身的质量不存在隐患问题，才能使机电工程安装投产后，更好地保障机电系统正常运行。

4结语

综上所述，在该食品加工厂内的机电工程安装施工中，主要是针对电机驱动的设备进行了抑振降噪技术改良，在大功率荷载机电设备回路上加装了继电保护装置避免设备过载，以及安装拆箱时对设备铭牌、合格证明以及外观破损情况进行了普查，确保了所有安装机电设备在机电线路中连接良好、安装固定严密、无噪声振动问题、质量安全可靠。从后续食品加工厂机电设备运行检修维护记录来看，各类机电设备运行故障概率明显低于以往，说明机电工程的安装质量与机电设备使用寿命存在密切联系。

参考文献：

[1]刘春鹏.建筑机电安装工程常见的施工问题及处理措施[J].四川水泥，2021（04）：68-69.

[2]崔良益.煤矿机电工程安装施工技术问题及措施[J].居业，2021（02）：71-72.

[3]李世军.试论机电安装工程中关键施工技术及质量控制措施[J].中国新通信，2020，22（01）：228.

[4]胡林.建筑工程机电安装施工技术措施初探[J].居舍，2019（35）：47-48.

作者：石昂昆 单位：浙江圣翔航空科技有限公司