电气维修方法论第九篇（电气维修的原则和流程）

电气维修方法论第九篇（电气维修的原则和流程）

      维修原则和流程

      一、维修的基本原则

      处理电气故障原始办法就是排除法。排除法把排查和处理故障融为一体，用正常部件或电气元件逐一替换电气设备中可疑部件或电气元件并通电检验，直到故障现象排除为止。虽然对理论知识和实践经验要求低，但是要求配件齐全、维修成本高和效率极低，对同时存在多处故障源类故障无能为力，不能解释故障原因等缺点。现实中很少采用，仅适用于初学者维修简单的电气设备。

      如何用科学方法提高维修成功率和效率，是现代电气设备维修重要课题。现代电气维修技术流派分为经验维修和科学维修。经验维修建立在个人具有丰富维修经验和积累大量维修案例的基础上，虽然对部件级维修效率高，但是对陌生故障无能为力，通用性和可复制性弱，不利于知识传承。科学维修是先认知故障对象综合特征和规律，维修前进行风险评估，再以故障现象或功能缺失为导向缩小排查范围，然后判断对象好坏找出故障源，最后根据实际选择或制定维修办法并成功修复对象故障，要求个人具有较强洞察力，适用于所有类型故障维修，通用性和可复制性强，利于知识传承。通常维修专家会针对具体故障灵活运用两种方法以提高维修效率。本书重点讨论科学维修，兼顾经验维修。

      因为电磁运动不可见性、高速性和复杂性，再加上现代电气设备朝着集成化、微型化、软件化、智能化、网络化方面发展，所以电气设备很难全面认知，可根据维修需要控制认知深度。通常查找故障源难度大于处理故障难度。

维修前先进行维修评估。从时间和经济角度进行必要性分析，确保维修价值合理，避免时间精力浪费。从自身经验技能和当前条件角度进行可行性分析，确保维修成功率，降低失败风险。

      维修时先通过观察在不同空间位置、时间节点、功能状态和工作环境中尽量查找出更多的故障现象，还要借助专业检测仪器彻底挖掘出间接隐蔽的故障现象。将主要异常和关键异常按分析判断价值高低依次排序。根据对故障电气设备认知深度、结合外部环境和故障过程，筛选出逆向推理收敛性大且容易验证的关键异常，作为缩小故障源排查范围的切入点。

      查找故障源基本思路分为追因溯源（根据故障现象查找故障源）和先因后果（由故障源演绎故障现象）。追因溯源以关键异常为切入点，先缩小排查范围，后判断对象好坏，直至找出故障源为止，是查找故障源常用思路，适用于切入点分析判断价值高，但对故障对象认知深度有限的维修。先因后果是先猜想存在能够演绎出所有已知故障现象的故障源，通过替换故障源验证假设正确性，直至找出故障源为止，适用于切入点分析判断价值低，但维修人员实践经验丰富，已深刻认知故障对象工作原理、功能用途和结构型号的维修。

      缩小排查范围（包括数量范围、空间分布、时间周期和功能状态等）能提高找出故障源的效率。缩小数量范围是根据电气关系排除明显与切入点无关的电路、执行机构或元件。缩小空间分布是根据结构型号排除明显与切入点无关的位置。缩小时间周期是根据工作原理排除明显与切入点无关的时间阶段，缩小状态范围是根据功能用途排除明显与切入点无关的工作状态。常用方法有排除法（排除完好对象）、筛选法（取出怀疑对象）、跟踪法（逐步查找）和统计法（汇总分析），最终缩小故障源查找的空间范围。

      当表现异常对象数量缩小至有限范围后，采用穷举法（逐个排查）和对比法（同类比较），判断属于自身损坏（内因）还是外围异常（外因），直到找出故障源为止。判断自身损坏的具体办法是测量和替换。如果已知对象的正常电气参数值（阻值、容值、感抗等），断电后测量怀疑对象独立或在线时的电气参数与正常值对比判断其的好坏。如果已知对象的正常物理量（电压、电流、功率的幅值、波形、频率、相位等），通电后测量怀疑对象在各种工作状态下的物理量与正常值对比判断其的好坏。用相同正常对象替换可疑对象后根据测试结果能准确判断可疑对象的好坏。如果测量和替换都不能排除故障，那么判断为外围条件异常，根据其功能用途和性能参数按照先易后难的顺序逐个排查，直到找出故障源为止。

      根据故障源以及现场实际，结合个人具有工具和技能，选择或制定可操作性强、容易验收的处理方案。既要学习借鉴大量前人积累的处理经验，也要积极探索新的处理办法。维修前先做好工具、配件和技能准备，如果涉及重要或难度大问题，要先练习试验降低失败风险。电气维修基本办法是更换和替代，需要熟练掌握故障对象拆装技能。处理过程中及时观测和校验维修结果确保过程可控，如果失败需要重新进行处理，同时通过照片或视频记录处理过程。处理完成后按设计要求进行功能验收，确保原故障现象已排除，所有功能恢复正常，主要技术性能指标达到设计要求等。最后总结故障现象和故障源之间因果关系，探讨如何优化处理流程，整理资料并归档保存。

      二、维修的基本经验

      为保证人身安全、避免故障扩大，造成不必要的生命财产损失，在维修过程中要保持清晰思路，在没有找到恰当的切入点和可靠检测处理办法之前不要轻易开展维修，尽量在断电或保证安全的前提下拆装、测量和更换故障对象。维修过程中要根据自身的经验和技能，以及现场条件，选择可操作性强、经济适用的检测、试验和处理办法，避免对设备二次伤害，提高维修的成功率。

      平时注意收集电气设备、电路和电气元件的技术资料和维修案例，掌握其工作原理、功能用途和结构型号并牢记于心，维修时才能做到心中有图有数据有案例。能熟练使用和维护电气设备，如日常维护检查（如工作环境是否安全；电气参数是否正常；外部导线有无过热、老化、氧化现象；设备绝缘材料是否有破碎和放电现象；有无异响或异味现象；显示操作面板是否正常；原有故障是否发展变化），才能敏锐发现更多的隐蔽异常现象。

      在查找故障源和处理故障过程中，观察、分析和判断过程要具有深刻的洞察力，做到客观、全面和彻底。逻辑推理链超过三层就需要用试验进行客观验证，及时修正因主观因素产生的认知偏差。

      通常机械部件故障率高于电气部件；功率、发热和耐压值都高的功率电气元件故障率较高；线性电气元件中电容故障率大于电阻和电感；半导体电气元件故障率大于非半导体元件。

      特殊电气设备（如机械运动速度较快或运动形式复杂的设备；对精度或稳定度要求高的设备；在高温、粉尘、震动、负荷波动大或频繁起停等极端环境中工作的设备）具有独特的电气故障，充分考虑其特殊性可缩小排查故障源的范围。

      通过试探性更换或断开某些关键位置的部件或电气元件能缩小故障源排查范围。对于重要或特殊的电路或电气元件需要建立专用平台进行测试判断其好坏。

      对自带控制程序的电气设备，如果嵌入计算机最小系统硬件（包括工作电压、时钟、CPU、Flash、总线、输入输出接口、人机接口和复位电路）正常并且能够通过自检并进入操作系统，可以利用程序内置测试功能对内存、外围接口和驱动电路等其它硬件进行自检，通过声、光或视频信息反馈设备当前状态，缩小故障源排查范围。

      处理故障的基本办法是更换和修复故障对象。更换步骤分为拆卸和装配，先拆的后装，后拆的先装。拆卸时要记录拆卸顺序，拆下零件归类放置，不要遗失小零件，拆卸方法和工序要合理，避免暴力拆卸损坏设备。装配时要按逆拆卸顺序装配，符合工艺和参数要求，避免机械干涉和卡死。特殊设备、部件或零件要使用专用拆装工具。拆装体积和质量较大的部件或元件时要有稳固措施，对空间位置要求严格的部件或元件拆装时要使用仪器定位。

      电气元件是电气维修的最小对象，对于故障电气元件只更换不修复，维修成本低，整体更换故障部件维修成本高。因为电气元件种类繁多、参数和性能各异、测试手段有限，所以尽量采用同厂家同型号产品更换故障电气元件，在采购困难情况下才采用相近电气元件替换原电气元件。如果故障源是机械零件，为了以后维护方便，尽量采用加工方法进行修复。

      电气维修难度分为认知复杂度、排查难度和维修困难度，认知难度包括电气设备系统复杂性、技术资料完整性。排查难度包括拆装、检测和分析判断难度。维修难度包括配件采购、更换和调试难度。按维修难度把电气故障分为部件级、元件级故障和繁难故障三种层次。

      第一层是部件级维修，对象是系统复杂、体积大和集成度低的大型电气设备，是元件级维修的基础。查找修理的基本单元是电路板或执行机构部件，适用于具有一定理论基础和实践经验的技术人员。在本书第二章中进行详细的介绍。

      第二层是元件级维修，对象是体积小和集成度高的小型设备或电路板，是部件级维修的延伸。查找修理的基本单元是电气元件，适用于理论知识扎实和实践经验丰富的电气工程师。在本书第三章中进行详细的介绍。

      第三层是繁难故障维修，指对电气设备认知难，故障现象和故障源之间逻辑关系复杂、排查故障源和处理故障都困难的电气故障，通常没有类似维修案例可借鉴，需要具有敏锐的洞察力、灵活辩证分析判断和严密逻辑推理能力以及精湛的处理技能，适用于理论知识全面和实践经验精湛的电气专家。在本书第四章中进行详细的介绍。

      三、维修的常用流程

      按规范流程进行电气维修，能降低维修难度，保证维修质量，利于知识创造和传承，方便电气维修社会化管理。按照不同的角度和层面分为不同的流程。在观察、分析、判断、逻辑推理的过程中为了保证客观性、全面性和彻底性，要遵守科学思维流程和逻辑推理流程。按维修的先后顺序分为故障对象认知流程、维修评估流程、排查故障源流程、修理流程等多种流程。

     （一）科学思维流程

     在电气维修过程中需要用科学方法进行思考。

      1、先从宏观角度全面观察和微观层面深入分析客观对象，再从静止和运动状态观测其活动及适用范围，找出相对稳定的客观特性。
      2、根据已有知识和经验，在客观特性基础上统计或猜想出适用于所有同类对象的共同特性。
      3、用共同特性归纳或演绎出尚未发现的新特性，如果通过实验证明新特性客观存在，就证明共同特性是同类对象的科学结论。
      4、如果不存在则返回第一步重新开始，直到找出科学结论为止。

     （二）逻辑推理流程

      用主要原因代替条件、结论代替结果，可以把客观因果关系抽象为主观逻辑推理，能减少无序尝试，提高逻辑判断效率。针对不同问题，因果关系有一因一果、多因一果、多因多果、一因多果不同形式。因为前提条件有限和推理过程易受主观干扰，不能保证逻辑推理结论的正确性，需要及时通过实验进行客观验证。

      在电气维修过程中根据问题特点，选择先因后果或追因溯源的不同思路，以电气理论知识、维修对象综合特征和规律、个人实践经验、正常参数值和专业仪器测量数据为判断依据，采用归纳、演绎、溯因、类比等逻辑推理方法，缩小排查问题范围和判断对象好坏。

     （三）维修基本流程

      根据长期实践经验我总结出这套认知对象、处理问题的基本流程，不仅适用于电气维修，还可供科技研发、自然探索、病情诊断、侦察破案等自然或社会科学领域工作时参考。在实际中可根据问题复杂度进行适当精简。

      1、维修对象认知流程

为提高认知效率，先用自身的感知器官尽可能多直接感知（询问、观察、听觉、嗅觉和触觉等）对象的局部特征和规律，再通过仪器测量、实验验证和资料检索提高认知深度。

    （1）通过功能用途、规格样式等不同角度和层面判断维修对象所属的类型，根据类型掌握其工作原理、功能用途和规格样式的本质功能和规律。如果同一个对象可能从属于多种类型，还要分别掌握其在不同类型具有本质特征和规律。 
    （2）根据实际情况认知维修对象的特殊特征和规律。
    （3）本质特征和规律结合特殊特征和规律获得维修对象综合特征和规律。认知越全面越有助于降低电气维修的难度。

      2、维修评估流程

     （1）必要性评估

      虽然从理论上讲任何电气设备故障都是可以修复的，但是不是所有故障都有维修的必要。除了特殊需要，对以下几种情况请放弃维修，直接更新或淘汰设备：
      A、设备使用时间已经超过设计寿命。
      B、设备主要性能严重下降，不能恢复。
      C、设备遭遇不可恢复的重大损坏。
      D、技术更新后，有性能更好、价格更低替代产品。

    （2）可行性评估

     只有评估通过以后，才能开始下一个流程。
     A、有没有维修经济价值：维修费用是否超过设备残余价值？
     B、具不具有维修时间：能否在客户要求时间范围内完成维修？
     C、有没有维修条件：技术资料是否完整，是否具备维修需要经验技能、专用工具和配件耗材？
     D、能不能承担维修失败风险：是否会使设备已有故障扩大化，如何降低安全、质量和经济风险？

       3、排查故障源的流程

      先根据故障现象选择最佳切入点以便确定查找思路，再根据对象功能用途确定其是否正常工作以便缩小查找范围，最后根据对象工作原理判断其自身好坏。

     （1）选择切入点

       A、维修对象出现问题后总表现出多重故障现象，在已认知维修对象的基础上，通过客观、全面和彻底的观察和分析，筛选出主要异常或关键异常作为追因溯源排查故障源的切入点。
       B、在深刻认知对维修对象的工作原理的基础上，用能合理解释已知故障现象的假设做为先因后果推测的起点。
       C、两种排查思路交替使用，结果互相印证，提高排查效率。
       D、如果所有已知故障现象和假设都不利于缩小排除范围，则返回到第一步，运用最新仪器从新层面或角度进行观察和分析，寻找新的故障现象。

     （2）缩小排查范围

      A、需要排查的怀疑对象数量较多时，如果怀疑对象之间呈串联、并联或网联的电气关系，尽量选择耦合度低的关键点做为选择的分界线，采用排除、筛选、跟踪和统计等判断思路缩小排查故障源的范围。
      B、如果怀疑对象之间呈包含的电气关系，那么对象外部是外因，对象内部是内因。外因异常造成对象不能正常工作，内因异常代表对象内部损坏。判断外因故障还是内因故障是排查故障源的重要分界线。按照先易后难、先外后内的顺序缩小排查故障源范围。
      C、如果怀疑对象之间呈独立的电气关系，只能采用穷举法缩小排查故障源范围。

    （3）判断对象好坏

      A、当怀疑对象数量降至有限范围后，采用穷举法逐个对比判断对象好坏。用相同正常配件替换怀疑对象，根据对比结果能准确判断怀疑对象好坏。

      B、如果已知正常对象电气参数值（阻值、容值、感抗或PN结正反向阻值等）正常值，在独立或断电在线状态下测量怀疑对象电气参数值，与正常值对比可判断其好坏。如果已知正常对象物理量（电压、电流、功率的幅值、波形、频率、相位等）正常值，在通电在线状态下测量怀疑对象物理量，与正常值对比可判断其好坏。

     （4）试验验证

      如果找出故障源与所有已知故障现象存在相应后果的逻辑关系，而且通过试验实现故障重演，那么就证明已经找到产生故障的本质原因，否则返回重新选择切入点。

      4、修理故障的流程

    （1）制定处理方案
      A、根据问题本质原因，结合个人处理问题的实践经验，以及工具、技能、材料、时间、环境和成本等因素，选择或制定可靠性高、操作性强的最佳处理方案。
      B、准备好处理问题需要的物质条件和技术条件。如果是核心设备、处理难度大或安全等级高的问题，正式修理之前要编制处理预案，用试验或演练进行预处理确保成功率。

    （2）修理故障

      A、按照预定方案处理故障，过程中要及时观测校验，完成后通过试验检查处理结果，判断是否达到预设效果，否则返回重新制定处理方案。
      B、开机运行电气设备，通过检测观察原故障是否已可靠排除？有新故障产生吗？如何处理新故障？
     （3）维修验收

       A、观感验收，对电气设备的外观样式和内部组织结构的完好性进行观察，对设备供电电源和对外连线的完好性进行检测。
       B、功能完整性验收，通电试机依次检验电气设备所有功能状态是否完整，是否达到设计技术参数指标。
       C、稳定性验收，让电气设备持续工作一段时间，检验设备工作稳定度。
       D、收集整理归档维修资料，将修好设备移交客户。       

（作者：罗清；地址：四川省攀枝花市东区；电话：[phone]；微信：pzhLQ564200811；QQ：564200811）