电气维修方法论第十一篇（认知故障设备和维修评估）

      认知故障设备

      部件级维修主要对象是电气设备。电气设备是由电气部件、机械部件、结构外壳和接线端口组成。电气设备分为单功能设备类和多功能设备类，如果从属于多种设备类型，就继承了多种本质特征和规律。按已认知深度分为完全认知和局部认知，按技术档案完备度分为详细完整和简单缺失。对已完全认知或技术档案详细完备的故障设备，根据功能框图和设备接线图判断电气设备所从属的设备类型，进而快速掌握其继承的本质特征和规律，再根据故障设备运用场景和使用环境了解其具体特征和规律，最后形成综合特征和规律。如何提高局部认知或技术档案缺失故障设备本质特征和规律的认知效率，是部件级维修的难点。

      一、认知故障设备的经验

      如果陌生故障设备技术资料缺失，那么从规格样式、功能用途和工作原理角度用科学方法认知其本质特征和规律。

      体积与人体尺寸相近电气设备一般按照从整体到细节顺序通过剖析认知其综合特征和规律。先通过观察认知电气设备的整体外观特征、外部电气连接和换能机构，拆卸外壳后再认知内部各种电气部件和换能部件的布局以及相互之间的关联方式，从整体到细节、由外而内，逐步演绎出电气设备工作原理和功能用途。适用于体积和质量较小的成套设备。体积与人体尺寸相远电气设备一般按照从细节到整体顺序通过观察认知其综合特征和规律。先从电气设备内部局部或核心部件为切入点认知电气部件和换能部件的布局以及相互之间的关联方式，从细节到整体、由内而外，逐步归纳出电气设备工作原理和功能用途。适用于系统复杂、体积和质量较大的成套设备。

      根据任务需要将多种子设备组合成能实现整体功能的系统设备。从结构布局层面分为复合设备和组合设备。复合设备受体积和成本的限制，将多种子设备集成一起，之间没有明显界限，增加了故障设备的认知难度，其子设备都是为系统单独研发制作，不能独立工作，具有体积小、系统稳定等特点。组合设备将成熟子设备组合在一起，之间界限明显，能独立工作、体积大、兼容性好等特点。

      二、认知故障设备的流程

     （一）从规格样式认知电气设备

      通过规格样式能简单直接掌握故障设备本质特征和规律。首先通过生产商或品牌缩小故障设备特性检索范围，再通过其铭牌、外观形状、颜色样式、操作手册、外部接线等获得其使用说明、功能框图、外部端口接线图、性能参数等技术资料。

     （二）从功能用途认知电气设备

      如果设备铭牌破损，可通过功能用途能方便快速的间接推测故障设备本质特征和规律。可根据故障设备运用场景、使用环境、实际作用、操作方法、配套措施和其它设备间相互关联等推测其从属的工作原理类型。

      根据故障设备的运用场景推测其从属的设备类型。如将机械能、热能、光能和化学能等转变为电磁能的设备从属于发电设备类；将产生和存储和调节电能的设备从属于电源设备类；将改变电压高低利于电能传输的设备从属于输电设备类；将用隔离和分配电能的设备从属于配电设备类；将电能转换为机械能、热能、光能的设备从属于用电设备类。

      将加速度、转速、温度、亮度和红外线等转换为电信号的设备从属于检测设备类；用于电信号采集、处理、计算、存储、回放、输入输出的设备从属于信息设备类；用于无线信号的发射和接收的设备从属于无线设备类。

     （三）从工作原理认知电气设备

      如果技术资料缺失而且没有任何线索时，可先拆除故障设备外壳后，再通过内部部件功能、结构布局、工作状态和状态转换等逐步猜测故障设备本质特征和规律。能熟练操作故障设备有助于推测其从属工作原理类型。通常标准电气设备内部电气部件类型和数量有限，可根据部件厂家品牌和型号规格查阅对应技术资料，快速掌握其功能用途、性能参数、安装尺寸等本质特征和规律。

      电气设备主回路电信号是模拟信号属于模拟电气设备类型，采用万用表或示波器检测其是否异常。主回路电信号是数字信号属于数字电气设备类型，采用示波器和逻辑分析仪检测其是否异常。电气设备人机交互系统采用程序控制属于程控设备类型，通过自检程序检测其是否正常。

      电路部件内部含有功能电路板，具有完整独立的电气功能，安装固定在电气设备结构上。通常电路板具有工作电源和信号接口，设计良好的电路板对外电气接口越少越好。

       1、供电方式

      设备内部各部件需要不同电压等级和输出功率的直流或交流电压源。除少数采用电池供电设备外，标准电气设备内部由电源部件统一供电，也可以向电池充电。电源部件将交流市电转为不同等级电压源后集中向各部件供电。电源部件只有一路交流市电输入插口，每路输出电压源采用星状形式分配到各部件电源端口，输出功率越大电源线路越粗。根据交流市电输入插口容易找到电源部件，再根据其输出线路和连接方式推测故障设备内部组织结构特性。

       2、组织结构

      标准电气设备由电源模块、输入模块、处理模块、输出模块、人机交互模块、保护模块和通讯模块组成。因受空间限制或为方便操作运输，将体积较大模块分割多个部件，之间需要接插件进行电气连接。拆开故障设备外壳后观察内部组织布局，包括部件安装位置、电气连接方式、信号类型和走向。

      通过梳理电气设备外部和内部所有电气接插件位置和走向，掌握接插件连接的部件、连接方式（单线、并行总线、屏蔽线等）、信号类型（如工作电源、时钟信号、输入输出信号、控制信号等）和电气参数（电压、电流、波形、相位和频率）。因为接插件暴露在设备或部件外，经常插拔检测，而且保护措施较弱，经常受到各种不可预测因素破坏，所以故障率较高。通过观察其外观是否变形，测量插座接头引线接触是否可靠判断其好坏。

      标准电气设备内部端口之间连线需要编线号，可根据线路标号推测连接部件功能用途。常用线号编号规则为：字母开头为主回路，如L1、L2、L3接市电，U1、V1、W1接三相用电设备，T1接温度传感器，Y1接电磁阀，C1接电位器等；纯阿拉伯数字为控制回路，位数不限，偶数开头为输入端，奇数开头为输出端，0开头为公共端。

      如果属于陌生电气部件，那么需要用科学方法找出此类部件的本质特征和规律。在电气设备中各电气部件之间存在独立、串联、并联等电气连接方式。电气部件按结构布局分为单板电路和多板电路，多板电路分为总线插板式、主辅电路分离等形式。总线插板式的公共电路板能够固定功能件插板，并提供工作电源、数据总线、地址总线和控制总线并实现电气连接。功能件插板实现电气设备具体功能。

       3、核心部件

      故障设备中最大耗能对象通常就是核心部件或主回路。根据核心部件或主回路的核心元件、工作状态、状态转换和主要物理参数等特征和规律推测故障设备从属工作原理类型。

      将电磁能和热能、光能、机械能、化学能等其它能量相互转换的换能部件属于故障设备的核心部件，根据换能部件推测故障设备从属功能用途类型。

      内部含有电机或电磁元件等机械执行机构的机电部件也属于故障设备的核心部件。梳理机电部件连接机构和机械能传动顺序，找出动力源（如电机、电磁元件等）和最终执行机构，每个电机或电磁元件都由主回路驱动。根据机电部件工作状态和状态转换推测故障设备从属工作原理类型。

      随着技术进步核心部件朝着标准化方向发展，将运动限位、安全保护和状态反馈整合为一体，提高部件兼容性和安全性，延长使用寿命，方便设备维护。

       4、控制和保护方式

      人机交互部件和保护部件按控制方式分为集中式和分布式。集中式的控制核心与其它部件采用星状方式进行电气连接，所有输入信号进入控制核心，由控制核心输出所有控制命令。分布式都有多个控制点，分布在其它部件中，每个控制点实现单一控制功能，各控制点之间通过总线通讯实现同步运行。根据控制原理和线路连接方式推测故障设备从属的人机交互或保护部件类型。

       5、对外通讯方式

      现代电气设备之间需要通讯连接，实现多设备联动运行或远程操作等功能。通讯部件接收信号后通过解调输入控制核心，控制核心输出信号后通讯部件通过调制发送信号。通过故障设备外部通讯端口梳理出通讯部件，根据通讯端口类型容易推测其从属的通讯部件类型。

      维修评估

      故障设备维修前要进行维修评估，只有通过后才进入排查故障源流程。否则终止部件级维修。

      一、必要性评估

      设备已超设计寿命使用或发生不可恢复重大故障后，是否失去维修技术价值？维修成本过高，是否失去维修经济价值？

      二、可操作性评估，

      能否操作设备，是否掌握故障设备外壳和内部部件拆装办法？设备配件是否齐全，设备技术资料是否完整详细？能否在客户要求时间范围内完成维修？    
（作者：罗清；地址：四川省攀枝花市东区；电话：[phone]；微信：pzhLQ564200811；QQ：564200811）