許唯 山東金橋建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司

1 前言

現(xiàn)代建筑中電氣系統(tǒng)較為繁瑣，具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，再加上電氣系統(tǒng)一直處于運(yùn)行工作狀態(tài)下，并不是固定不變的，如果沒(méi)有采取有效的措施及時(shí)維護(hù)維修，或者維護(hù)方法不恰當(dāng)，很容易導(dǎo)致電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不僅降低了電氣系統(tǒng)的使用壽命，也會(huì)對(duì)電氣基礎(chǔ)功能的正常發(fā)揮產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

因此，企業(yè)需要及時(shí)診斷所屬的電氣系統(tǒng)故障，研究分析能量損耗情況與系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，快速找到電氣系統(tǒng)的故障位置和故障原因，制定有效的診斷措施，采取有針對(duì)性的維修維護(hù)計(jì)劃，及時(shí)解決電氣系統(tǒng)故障問(wèn)題，確保建筑電氣運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性、可靠性，使其始終處于安全工作狀態(tài)下。

2 故障診斷的相關(guān)內(nèi)容

2.1 故障診斷概念及發(fā)展現(xiàn)狀

故障診斷技術(shù)是指在建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，使用各種診斷方式方法，判斷系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)下。如果發(fā)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行與正常狀態(tài)存在一定的差異，維修人員可以借助以往豐富的工作經(jīng)驗(yàn)分析判斷故障，也可以使用專業(yè)的儀器儀表進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，明確確定故障位置、故障類型，分析出故障原因，快速準(zhǔn)確維修故障，確保建筑電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作?；蛘咭部梢蕴崆邦A(yù)測(cè)和判斷可能發(fā)生的故障，這樣在電氣系統(tǒng)未發(fā)生故障前，就制定出有效性的針對(duì)措施和解決方案，減少系統(tǒng)故障的發(fā)生，降低系統(tǒng)故障帶來(lái)的不良影響。

目前，國(guó)內(nèi)外在建筑電氣故障診斷領(lǐng)域的研究尚處于初步研究階段，各方面的研究成果缺乏完善性和成熟性，原因有以下兩點(diǎn)。

第一，人們普遍認(rèn)為建筑電氣故障診斷過(guò)于簡(jiǎn)單，不愿意將太多的時(shí)間和精力投入其中；再加上建筑電氣故障診斷屬于配網(wǎng)的細(xì)枝末節(jié)部分，人們更希望從事高端、地位突出顯著的研究，比如，電力系統(tǒng)的故障診斷問(wèn)題往往成為人們熱衷研究的對(duì)象。

第二，在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，建筑電氣系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單化，很難引起電力方面研究者的關(guān)注，缺乏相應(yīng)的重視度。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮，智能建筑快速融入人們的日常生活中，建筑電氣在其中占據(jù)重要且關(guān)鍵的地位。一旦建筑電氣發(fā)生故障，就會(huì)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重情況下還會(huì)發(fā)生安全事故，給人們的生命安全帶來(lái)莫大威脅，因此，加大建筑電氣故障的研究力度將會(huì)給人們的日常生活、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)等帶來(lái)積極作用。

目前，我國(guó)很多地區(qū)存在很多老化的舊房屋，由于常年缺乏維修檢測(cè)，元器件嚴(yán)重老化腐蝕，很容易出現(xiàn)各種線路故障問(wèn)題，直接影響了建筑電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而傳統(tǒng)的建筑電氣故障診斷，主要采取的是人工檢修方式，此種故障診斷方式較為落后，缺乏高效性和精準(zhǔn)性，檢修過(guò)程中容易出現(xiàn)人工失誤問(wèn)題，遺留很多潛在的安全隱患。

在這種情況下，需要推廣應(yīng)用建筑電氣故障自診斷技術(shù)，將建筑電氣中的各種故障及時(shí)排查、診斷出來(lái)，減少電氣故障的發(fā)生概率。因此，加強(qiáng)研究建筑電氣故障自診斷技術(shù)刻不容緩，對(duì)智能建筑的高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義，也能為經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展提供助力。

2.2 建筑電氣故障類型

（1）突發(fā)性故障。突發(fā)性故障是指建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，并無(wú)明顯征兆或無(wú)發(fā)展過(guò)程的隨機(jī)故障，此種故障無(wú)法通過(guò)事先測(cè)試進(jìn)行監(jiān)測(cè)，它的故障發(fā)生概率與使用時(shí)間并沒(méi)有太大聯(lián)系。在運(yùn)行環(huán)境變化和外力作用下，建筑電氣系統(tǒng)難以有效承受住此種突發(fā)變化，導(dǎo)致突發(fā)性故障的發(fā)生。突發(fā)性故障的發(fā)生缺乏規(guī)律性，往往是隨機(jī)的，而且發(fā)生的原因比較復(fù)雜，一旦發(fā)生突發(fā)性故障，需要及時(shí)維修維護(hù)，避免對(duì)電氣系統(tǒng)的連續(xù)性運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生不良影響。電路故障、短路故障、接地故障等是建筑電氣常見(jiàn)的突發(fā)性故障。

（2）累積性故障。累積性故障是指在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作狀態(tài)下，電氣自動(dòng)化設(shè)備的老化程度、磨損程度逐步累積引發(fā)的故障問(wèn)題，此種故障的發(fā)生主要與設(shè)備本身質(zhì)量有關(guān)。累積性故障在發(fā)生前會(huì)出現(xiàn)一定的征兆，而且有規(guī)律和一定的發(fā)展過(guò)程，可以通過(guò)事先的測(cè)試或監(jiān)控預(yù)測(cè)到，所制定的解決方案更具有針對(duì)性。

2.3 故障診斷過(guò)程

（1）檢測(cè)特征信號(hào)。各種電氣設(shè)備系統(tǒng)的輸出會(huì)呈現(xiàn)出不同的信號(hào)，系統(tǒng)的功能信號(hào)可以通過(guò)特征信號(hào)直觀反映出來(lái)，因此，故障識(shí)別過(guò)程中需要注重檢測(cè)特征信號(hào)。提取特征型號(hào)的形式分為兩種，其一是物態(tài)形式，其二是能量形式。

（2）征兆信號(hào)提取。特征型號(hào)的形式分為兩種，進(jìn)行征兆信號(hào)提取時(shí)，需要根據(jù)具體形式合理選擇。如果是能量形式，提取征兆信號(hào)時(shí)可以從時(shí)域、頻域以及相位域中提取；如果是物態(tài)形式，提取征兆信號(hào)時(shí)可以采用物理方法、化學(xué)方法。

（3）識(shí)別系統(tǒng)狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)特征信號(hào)后，需要采取合適方式提取征兆信號(hào)，所提取出來(lái)的征兆信號(hào)需要對(duì)比分析國(guó)家或行業(yè)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，從而準(zhǔn)確確定系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)。如果系統(tǒng)狀態(tài)正常，可對(duì)電氣系統(tǒng)未來(lái)發(fā)生狀況的趨勢(shì)展開(kāi)合理預(yù)測(cè)；如果系統(tǒng)狀態(tài)不正常，通過(guò)診斷結(jié)果就能夠確定故障位置、故障程度以及故障原因，為檢修人員的系統(tǒng)維修工作提供便利性。

（4）故障維修決策。在獲取相關(guān)故障的數(shù)據(jù)信息后，可以準(zhǔn)確確定故障原因、故障位置后，然后制定有針對(duì)性的維修方案，即所說(shuō)的故障維修決策。在維修方案的指導(dǎo)下，確保建筑電氣恢復(fù)原有的使用性能，處于正常工作狀態(tài)。

3 建筑電氣故障的初步診斷技術(shù)

3.1 直觀法

直觀法是指當(dāng)建筑電氣設(shè)備發(fā)生故障，檢測(cè)人員通過(guò)查看設(shè)備的外部表現(xiàn)情況，掌握了解電氣設(shè)備工作原理、控制原理、控制線路的前提下，使用嗅覺(jué)聞氣味、觸摸法、耳聽(tīng)法判斷設(shè)備故障。檢測(cè)人員可以與現(xiàn)場(chǎng)操作人員加強(qiáng)溝通交流，對(duì)故障發(fā)生時(shí)的具體表現(xiàn)進(jìn)行一定了解，包含建筑電氣故障發(fā)生后是否有腐蝕性氣體進(jìn)入、電氣設(shè)備周圍是否有異常溫度、電氣設(shè)備是否維修過(guò)等內(nèi)容。

在初步了解的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步檢查建筑電氣設(shè)備的外觀，查看電氣設(shè)備外觀、絕緣器件、連接線路的狀態(tài)，是否存在損壞、燒焦、短路情況，然后以電氣設(shè)備原理圖為依據(jù)，開(kāi)始逐步查找故障，初步判定建筑電氣設(shè)備故障的發(fā)生部位，弄清故障所屬系統(tǒng)和故障原因，為后續(xù)維修工作提供有效參考。

使用直觀法診斷建筑電氣故障時(shí)，需要使用邏輯推理法，具體分析思路為，先分析主電路，再分析各個(gè)控制回路，然后再圍繞信號(hào)電路、輔助回路展開(kāi)詳細(xì)分析，檢測(cè)人員按照這個(gè)思路確定電氣設(shè)備故障。

3.2 調(diào)查火花

建筑電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)火花，一般來(lái)說(shuō)，火花發(fā)生的原因?yàn)殡娐烽]合、電路斷開(kāi)、開(kāi)關(guān)觸摸線頭松動(dòng)。因此，檢測(cè)人員可詳細(xì)觀察電氣設(shè)備出現(xiàn)火花故障后的具體表現(xiàn)，初步診斷出故障類型。

從實(shí)際的實(shí)踐情況看，如果電氣設(shè)備緊固導(dǎo)線與螺釘間有火花發(fā)生，需要檢查線頭連接位置，很有可能出現(xiàn)線頭松動(dòng)、接觸不良問(wèn)題；如果電氣設(shè)備開(kāi)關(guān)閉合時(shí)發(fā)生火花，就表明電路中經(jīng)過(guò)電流；通過(guò)觀察觸摸器的主觸電三相火花發(fā)生狀況，準(zhǔn)確判斷三相電路通電狀況。

3.3 基于信號(hào)處理診斷

基于信號(hào)處理診斷的依據(jù)為檢測(cè)到的信號(hào)特征，此種診斷方式主要是粗略診斷電氣設(shè)備故障，通過(guò)多個(gè)方式有效提取系統(tǒng)的時(shí)域、頻域、相位域特征。檢測(cè)人員在使用此種電氣故障診斷技術(shù)時(shí)，需要全面掌握了解故障診斷要點(diǎn)，確保熟記于心，這樣才能確保充分滿足電氣自動(dòng)化設(shè)備故障診斷要求?；谛盘?hào)處理診斷法，主要使用診斷累積性故障問(wèn)題，缺乏較高的診斷精度，屬于初步診斷技術(shù)。

4 建筑電氣故障的深入診斷技術(shù)

4.1 測(cè)量電壓法

測(cè)量電壓法是以建筑電氣系統(tǒng)內(nèi)的電路供電方式為依據(jù)，準(zhǔn)確測(cè)量電流值、電壓值數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)比分析測(cè)量數(shù)據(jù)與正常數(shù)值，判斷是否在正常范圍內(nèi)，然后準(zhǔn)確判定故障位置、故障類型。

在實(shí)際實(shí)踐中，檢測(cè)人員可以根據(jù)故障具體表現(xiàn)采用三種不同的電壓檢測(cè)方式，第一種是分階測(cè)量法，類似于上下臺(tái)階一樣的依次測(cè)量電壓；第二種是分段測(cè)量法，顧名思義，就是將電路分為若干段，對(duì)每一段的電壓值和電流值展開(kāi)準(zhǔn)確測(cè)量；第三種是點(diǎn)測(cè)方式，在電路中設(shè)置幾個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，將這幾個(gè)點(diǎn)的電壓值、電流值測(cè)量出來(lái)即可。

4.2 比照法

比照法主要是比對(duì)建筑電氣檢測(cè)數(shù)據(jù)，與檢測(cè)人員日常工作中記載的電氣設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及電氣設(shè)備規(guī)劃安裝時(shí)的重要數(shù)據(jù)參數(shù)，通過(guò)有效的對(duì)比和分析，能夠明確故障位置和故障原因。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是將故障設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行狀況與正常設(shè)備進(jìn)行比照，分析出故障。

當(dāng)然，部分電氣設(shè)備修建安裝時(shí)并沒(méi)有保留原始數(shù)據(jù)、圖紙資料，或者日常運(yùn)行中并沒(méi)有詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)參數(shù)，此種情況下，檢測(cè)人員需要以型號(hào)相同，而且使用性能良好的電氣設(shè)備作為參考標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行對(duì)比分析；也可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)電氣元件，以元件動(dòng)作程序?yàn)橐罁?jù)，準(zhǔn)確判斷故障原因。

此外，部分設(shè)備的數(shù)據(jù)參數(shù)往往無(wú)法從技術(shù)資料中找到，而且設(shè)備中部分電器零部件的使用性能參數(shù)無(wú)法判斷質(zhì)量好壞，可以使用互相比照法，參考正常設(shè)備依次調(diào)整更換。

4.3 變換元器材法

建筑電氣設(shè)備一直處于運(yùn)行狀態(tài)下，隨著時(shí)間的增加，部分電氣設(shè)備會(huì)存在老化、破損問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致故障的產(chǎn)生。在進(jìn)行電氣設(shè)備維修時(shí)，某些故障發(fā)生部位的診斷難度太大，存在部分問(wèn)題難以診斷、檢查的狀態(tài)，此種情況下，就可以使用變換元器材法進(jìn)行有效診斷，及時(shí)解決故障，確保建筑電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

詳細(xì)來(lái)說(shuō)，變換元器材法就是通過(guò)更換型號(hào)相同，且使用性能無(wú)損的電氣元件進(jìn)行診斷分析，判斷故障位置、故障原因。在更換過(guò)程中，所有拆卸的電氣元件需要由專人妥善保管，并詳細(xì)檢查電氣元件的外觀，避免將損壞的電氣元件安裝在電氣設(shè)備中。使用變換元器材法時(shí)，檢測(cè)人員需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

（1）在元件器材變換前，檢測(cè)人員需要仔細(xì)檢查要求拆換的原有器材，判斷出原有器材的問(wèn)題原因后，才能更換使用新的器材。

（2）當(dāng)新的元件器材更換后，需要仔細(xì)檢查電路導(dǎo)線與電氣設(shè)備連接的正確性、牢固性，避免電路連接不當(dāng)導(dǎo)致新的元件器材被燒壞。

（3）使用變換元器材法時(shí)，用于替代的元件器材必須與原來(lái)的器材規(guī)格、型號(hào)保持一致，這樣不僅能夠提高判斷的有效性，也能有效避免新故障的發(fā)生。

4.4 逐步開(kāi)路法

當(dāng)電路出現(xiàn)斷路故障后，需要將新的熔斷器安裝進(jìn)去，然后逐步將各個(gè)支路線路接入電源中進(jìn)行檢測(cè)判斷，如果發(fā)現(xiàn)某段時(shí)的熔斷器發(fā)生熔斷，表明故障位置在剛接入的這條電路上。除了檢查電路，電路上的電器元件也需要重點(diǎn)檢查，從而準(zhǔn)確判斷故障位置、故障類型。

逐步開(kāi)路法的診斷步驟如下：第一，更換新的熔斷器；第二，主電路上的各個(gè)支路依次有序斷開(kāi)；第三，進(jìn)行通電試驗(yàn)，一旦出現(xiàn)熔斷器熔斷問(wèn)題，需要將斷開(kāi)的那條電路作為重點(diǎn)懷疑對(duì)象；第四，檢測(cè)分析疑似發(fā)生故障的那條電路，并找到故障原因。

4.5 基于解析模型診斷

應(yīng)用基于解析模型診斷技術(shù)時(shí)，基礎(chǔ)條件就是需要建立真實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，檢測(cè)人員必須具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)知識(shí)和較高的數(shù)學(xué)水平，這樣才能分析數(shù)學(xué)解析模型，準(zhǔn)確判斷故障位置、故障類型、故障原因。

基于解析模型診斷技術(shù)主要用來(lái)診斷突發(fā)性故障，優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)⒁恍┪粗收咸崆皽y(cè)試出來(lái)，從而有效排查故障隱患，提高建筑電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性；不足之處在于，存在一定的限制條件，要確保診斷對(duì)象可以建立精確的數(shù)學(xué)模型，否則很難采用此診斷技術(shù)。

4.6 基于知識(shí)診斷

基于知識(shí)診斷技術(shù)，主要是有效分析電氣自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行狀況，智能化水平較高，可以獲取較為精準(zhǔn)的診斷結(jié)果。使用此種診斷技術(shù)時(shí)，首先分析電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，然后采取合適的診斷方法，科學(xué)分析出設(shè)備的故障原因?；谥R(shí)診斷技術(shù)，不僅可以診斷突發(fā)性故障，還可以診斷累積性故障，在診斷過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)離線診斷，可以在線監(jiān)測(cè)、自動(dòng)診斷出電氣設(shè)備的運(yùn)行故障，具有良好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，先進(jìn)的技術(shù)、工藝、裝備等不斷應(yīng)用在建筑電氣設(shè)備制造中，顯著提升了整個(gè)電氣系統(tǒng)的應(yīng)用水平。在此種形勢(shì)下，建筑電氣故障診斷技術(shù)也需要與時(shí)俱進(jìn)，跟進(jìn)時(shí)代發(fā)展潮流，不斷優(yōu)化完善調(diào)整，進(jìn)一步提高故障診斷技術(shù)水平，提升診斷效率和質(zhì)量，確保建筑電氣穩(wěn)定安全運(yùn)行，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。