电气工程师设计分析论文

摘要：在当前风力发电中，风电机组是不可缺少的重要组成部分，其运行的平稳性能够直接影响到电力生产效率和生产质量，因此，要想确保风力发电的更向前发展，首要任务就是要提高风电机组的运行性能。今天小编为大家精心挑选了关于《电气工程师设计分析论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

电气工程师设计分析论文 篇1：

建筑设计项目管理运用的探讨

摘要：工程项目设计不但关乎着整个工程的总体造价、质量和施工进度，还对整个工程的目标完成具有着十分重要的影响意义。设计阶段的专案管理工作也是复杂的，建筑设计管理制度的完善、建筑设计中风险意识的强弱、面对机遇的措施、纠正与改善错误的措施等，均属于建筑设计的管理问题。对建筑设计的质量与风险管理问题进行深入研究，并对其作出理论分析有很大的现实意义。

关键词：建筑设计;风险管理;研究分析

中国建筑事业正以前所未有的速度向前发展，与此同时，在建筑管理等有关工作上也获得了一定的成绩。但是影响建筑设计项目管理工作效果的因素不在少数，要求我们采用更科学的措施管理好这些影响因素，倘若忽视了这方面的管理，可能会给建设当事人带来很大的损失，甚至影响设计行业在建设市场中的形象。所以，如何提高建筑设计项目品质与风险管理已成为很多专家学者研讨的中心主题。

一、建筑设计项目及其风险管理概论

所谓工程风险管理，也就是指通过对工程项目的风险做出计划、确定、预测、评估、处理、监控的工作流程，通过采用科学的项目管理方式，来尽量避免各项工程建设的经营风险，从而最大程度地保证工程项目的顺利完成。当然在不同的工程科研范畴中，关于风险的概念与理解也是有所不同的，不过，不管在哪种建设项目施工中，其风险都可以理解为是对工程项目产生损失的一个潜在危险，总之，对工程项目的质量风险进行有效管理与监控是加强工程建设管理的重要组成部分，也有着非常关键的意义。工程设计的管理，就是在整个工程项目的设计阶段对所有影响工程设计质量的风险因素进行监控，这样不仅会使公司投资决策与方案设计更为科学合理，还能够有效地提高工程设计的质量，从而推动公司更好更快的发展壮大。

二、当代建筑设计中的项目管理现状

2.1 项目管理水平不能满足市场和用户的需求

当代建筑设计的管理工作，通常以地方政府部门相关机关和建筑设计单位的自身管理工作为主。政府有关机关的管理工作通常为政府主管，由于设计单位企业管理人员的水准参差不齐，部分设计单位的理念往往无法充分契合于市场与使用者的需要。

2.2 项目成本无法有效控制

建筑师们普遍具有"技术情结"，导致在建筑设计单位项目管理中通常会出现“重科技轻项目”的管理局面。设计是整个项目的第一阶段，同时也是工程最关键的阶段，而设计阶段也是影响整个工程投资的最主要阶段。虽然设计费通常是建设项目总额的1%-3%，但是对资金的影响可以达到70%-80%。也有些建筑设计单位没有必要的建设项目成本，对建设项目的成本核算通过类似于计件方法的产值核算方式来对建设项目的总支出进行核算。

三、建筑设计项目管理的内容

建筑设计管理实质上是工程质量管理，同样，它也是一个技术风险管理，但更强调实务性的技术管理。它以工程设计的项目为研究对象，充分运用了工程设计单位的各种资料，以设计流程管理为主线，系统的处理了设计项目、过程和资料管理的三个循环中的问题。从设计项目的立项、流程和出图到档案管理等阶段实施了动态管理，以实现设计工程项目的质量、时间和费用目标在计划管理状态。

3.1 设计项目的策划管理

设计项目的管理规划是指设计项目组按照所设计项目目标，策划安排在项目管理实施中的所有行动。在实践中，设计项目的管理策划工作是首先出现并占据了首要地位，是设计项目管理活动得以开展与进行的重要基石和依据，它把设计项目管理的所有活动化为一种有序的工作流程，是整个设计项目管理活动的重要环节。

3.2 设计质量的优化管理

建筑工程质量保证体系。由于建筑设计项目必须依据相应的施工标准、开发商的管理规定以及建筑设计公司的运作规范，所以质量保证体系必须由开发商、使用者、建筑师和各政府职能部门的共同参加和完成。

设计项目的优化统筹与安排。在项目设计阶段，通过团队合作的精神可以把全面品质控制的设计理念推广至工程项目各利益有关方。在工程设计机构内，团队成员应包含总建筑师、结构工程师、电气工程师、给排水工程师、暖通工程师和概预算工程师;但在原设计单位之外，各利益关系方都应当是项目质量管理队伍的主要成员。在这个阶段相互协作的队伍各方都需要确立一致的设计责任目标、执行计划，以及质量管理方式。

3.3 设计项目的计划和进度管理

做好工程项目的勘察设计等准备工作，是企业进行管理的前提条件。同时作为施工的主要设计部门，要严格认真执行相关规范标准， 周密考虑建筑施工过程中的相关细节，尽量地提升图纸的品质，使工程设计工作做得详尽、切实可行、易于施工运用，并有效处理好建筑施工过程中存在的技術问题，为建设项目施工进度的有效管理打下了良好基础。

结束语：

伴随着建筑行业越来越全球化的发展趋势，建设项目的风险管理也变成了建筑设计企业应该关注并面临的问题，它直接关乎建筑设计企业的既得利益与生死存亡，我们需要赋予它更多的重视与相应的关注。工程设计的质量管理水平，直接影响着建筑工程的总体品质和整体投资水平，如果工程设计质量不合理、不科学极易造成重大施工责任事故，这就要求人们必须针对工程设计的质量风险加以管理，在全面提高设计质量管理水平的同时做好施工管理，以提高建筑工程的整体品质。

参考文献

[1]章树茂.建筑工程项目管理组织结构设计分析[J].住宅与房地产，2020（35）：82-83.

[2]方瑞炫.浅析建筑设计项目管理理论方法及应用[J].散装水泥，2020（05）：89-90.

[3]王晓龙. 建筑公司项目管理系统的设计与实现[D].长安大学，2020.DOI：10.26976/d.cnki.gchau.2020.001527.

作者：梁珊珊

电气工程师设计分析论文 篇2：

风电机组电气滑环接触不良问题的解决方案探究(1)

摘要：在当前风力发电中，风电机组是不可缺少的重要组成部分，其运行的平稳性能够直接影响到电力生产效率和生产质量，因此，要想确保风力发电的更向前发展，首要任务就是要提高风电机组的运行性能。但是在其实际运行过程中，却经常会出现气滑环接触不良的问题，进而导致变桨系统和主控系统之间出现信号中断现象，从而不仅影响了机组的正常运转，而且给相关供电企业也会造成一定的经济损失，因此，要想改善现状，就要寻找一条便捷有效的途径来对风电机组运行中这种常见故障问题进行全面解决。本文也会针对电气滑环的缺陷原因提出相应的解决方案，以便有关人士参考。

关键词：风电机组;电气滑环接触不良问题;解决方案;研究分析

对于风电机组来说，变桨系统是其最重要的元器件之一，主要安装在机组轮毅中，可以在机组运行时随着电功率及风速的变化对桨叶桨距角进行有效调整，并在与主控系统进行良好通信的基础上，促使桨叶转换到相应位置上，进而高效稳定地完成发电任务。由此可见，变桨系统与主控系统有着十分紧密的联系，而且两者的通信质量在很大程度上决定了风电机组能否正常运行。但是现实情况却并非如此，由于大部分风电机组的主控与变桨系统之间采用现场总线通信方式相互联系，中间旋转接触部分采用电气滑环相连接，所以一旦电气滑环出现接触不良的情况，势必会影响主控与变桨系统之间的通信效果，进而降低风电机组的运行效率，因此，为了避免这种情况的发生，就要对滑轮接触不良问题进行深入分析，并在此基础上采取针对性措施进行有效处理和解决。

1.电气滑环的缺陷原因分析

电气滑环内部的组成部分主要包括多个环道和电刷，其中，环道会随着风电机组轮毅的旋转而旋转，而电刷则依附在环道上并与其进行电气连接，进而形成电气通道。另外，电气滑环的环侧与变桨系统相连，而电刷一侧与主控系统相连，当风电机组在长期运行过程中出现明显的振动反应时，很容易会导致滑环内部所连接的电缆插针出现松动现象，进而导致滑环出现接触不良的情况。同时，当环道与电刷长时间摩擦后，也会使环道上产生一定的磨屑物，这样就会对那些电压较低以及较弱的通信数据信号造成相应的影响，使其在传送过程中出现时断时续的情况，通信故障由此产生。在对这种故障问题进行解决时，大部分电气工程师都会通过增加滑环通道数量的方法来进行处理，这种处理方式虽然具有一定的应用成效，但只能暂时得到缓解，并不能从根本上进行消除，长此以往，还会再次因滑环接触不良而导致变桨和主控系统之间出现通信故障，因此，要想彻底改善现状，就要对数据无线通信技术加大研究力度，进而从物理层面出发实现主控与变桨系统之间的无线通信连接，这样才能有效替代电气滑环功能，避免其因接觸不良而影响到主控和变桨系统的通信效果，从而使得风电机组无法正常运转[1]。

2.相关解决方案分析

为有效解决主控和变桨系统的通信质量，其关键任务是利用无线通信的连接技术来取代电气滑环的功能，即在原有现场总线连接的基础上，在滑环某处多设置一个加入无线通信装置的断点，这样才能保证主控及变桨系统之间的数据信号达到点对点的无线传输目的，进而更好的保障通信效果。

2.1无线通信设计思路分析

在断点处加入的无线通信设备装置是由无线通信技术和单片机制造形成的线路所组成，其中一组与主控系统连接，另外一组与变桨系统相连接。在数据发送过程中，单片机可以对与系统连接的数据信息进行全面采集，并利用无线通信技术对这些数据信息进行有效识别和分析，进而在此基础上对无线通信模块进行准确定义，从而构成发射模式，将通信数据调制成相应的无线发射信号，最终通过天线进行无线传送。在这一过程中，单片机的实质功能是要将无线通信模块定义为接收模式，这样当模块接收到相应的无线信号后，就可对信号进行解调，并将其恢复至现场总线协议下的通信数据信号，进而直接传送至主控或变桨系统中。此外，由于单片机能够对端口进行有效扩展，并且会随着集成电路的大规模发展，丰富芯片功能，所以目前单片机已成为构建各类现场总线数据通信协议标准的可扩展接口，但对于风电机组而言，其主控系统与变桨系统之间的现场总线数据通信协议却不需要作任何修改，只需将数据包传送给单片机，这样单片机就能可以此为依据对接收的数据进行相应的转换，并将其传送给相对应的主控或变桨系统。

2.2无线通信设计要点分析

风电机组在设计过程中，必须对无线通信模块的单片机引脚与单片机的控制引脚进行合理连接，同时，单机片可实施编程，在编程无线通信模块时要依据模块工作时序波形图来编写程序，并在数据发送前，将其中一组无线通信模块调制成发射模式，另一组调制成接收模式，并且还要针对从接收模式状态切换成发射模式状态，预留出相应的延迟时间，这样待所有数据发送完毕后，无线通信模块会先置于接收模式，直到接收到另一侧的数据命令后才能切换成发射模式，进而对准备发射或继续接收的数据进行再一次发射，并且还要对这些数据包格式进行预先设定。另外，风电机组的主控系统在与变桨系统进行通信时，前者一般是在机组启机、停机或自然风速发生较大变化时，向变桨系统发送相应的指令，而变桨系统则是随时、连续地将各类信号发送给主控系统，如桨距角度信号、变桨电机温度信号、备用电池电压信号灯，基于此，后者功能可以定义为数据发送装置，而前者功能则可定义为数据接收装置[2]。

2.3无线通信抗干扰设计分析

由于风电机组机舱内部空间面积较大，且涉及的各类形状的金属设备较多，那么数据的传输可利用开放式短距离无线通信装置，促使无线信号通过金属物表面产生漫反射传播，进而更好地提高信号强度，避免数据包本身以及同步信号出现丢失的情况，实现机组的正常运行。另外，机组机舱内部还包含多种发电机和电动机，这些设备在启停过程中很容易给无线通信装置带来较大的干扰，进而使其数据传输效果受到一定的影响，基于此，要想避免这种情况的发生，就要确保无线传输信号要具备较强的抗干扰和纠错码能力，其中，后者功能的实现可以在单片机进行程序编写时来进行，尤其是要对数据校验程序的编写提出要为严格的要求，而后者功能的实现则要从多个方面进行考虑，不仅要对无线信号的发射功率、频带范围等进行合理设计，而且还要对机舱内的各类金属设备进行可靠接地，以便可以确保机舱各部位都能处在等电位上，这样才能有效接收无线信号，避免对金属设备表面造成漫反射影响。此外，为了对外界干扰因素进行有效屏蔽，减少无线信号自身的漫反射干扰，还要将两个天线置于同一个带接地的圆形金属容器内。

结束语：

综上所述，风电机组在运行过程中，一旦其电气滑环出现接触不良的情况，就会影响主控系统与变桨系统之间的通信效果，进而给整个机组的稳定运行造成很大阻碍。因此，要想避免这种情况的发生，就要对主控和变桨系统间的现场总线通信在旋转部位上设置的电气滑环连接方式替换成无线通信连接方式，这样既可以避免因电气滑环因接触不良而导致主控和变桨系统之间产生通信中断问题，同时也能有效降低机组运行能耗，提高主控和变桨系统的抗干扰能力和易于扩展、易于集成等应用功能，进而更好的保障机组的运行效率和运行质量。

参考文献

[1]杨晓林.风力发电机组滑环问题研究[J].电力与能源进展，2020，（02）：77-78.

[2]柯剑，孟祥瑞，李皎.滑环故障分析及优化方案浅析[J]第三届中国风电后市场专题研讨会，2019，（08）：32-33.

作者：岳军

电气工程师设计分析论文 篇3：

基于西门子828D数控系统的主轴箱电气控制系统设计

摘 要：主轴箱的主轴控制系统包括机械控制系统、液压控制系统以及电气控制系统，其中主轴的启动、点动、停止、正转、反转、升速、降速等功能控制主要是通过电气控制系统实现的。现以西门子828D数控系统为基础，根据机床主轴性能的需要，对电气控制系统进行了设计分析。

关键词：数控系统;电气设计;主轴箱

0    引言

近几年来，随着科学技术的发展，市场需求的不断升级，改革开放的不断深入，数控机床作为工业的基础产品之一，已成为实现装备制造业现代化的关键设备。

在数控机床各个机械组成中，主轴顾名思义就是各类轴中的核心，其控制也是重中之重。主轴驱动系统控制机床主轴的旋转运动，通常是主轴上安装的刀具的切削力和保持运动状态的动力来源。根据当前需求侧的成本和工艺需求，主轴驱动设计主要选用交流异步电机的电主轴。因此，为了获得良好的主轴特性，设计中常采用具有更高速度控制精度的交流异步直驱电机。

1    主轴驱动电气控制系统设计

主轴作为设备上刀具切削力的主要来源，结合进给轴的运动，直接决定了工件完成后的表面质量和轮廓精度，同时也决定了机床的加工效率。

目前数控机床市场上选用的主轴绝大多数都是性能优异的电主轴，其具备以下优点：

（1）加工转速范围宽，且可无级调速。

为保证工艺参数在最优范围内，以获得最佳的生产效率、加工精度和表面质量，对于加工流程，特别是有多种刀具、工序和涉及多种材料的加工流程，需要主轴转速控制更加灵活自由，同时要求主轴箱有更小的体积，以实现机床的模块化和系列化生产，从经济上来说，就是降低库存，节约成本。

本文系统采用异步直驱伺服主轴以达到设计技术要求，转速可达20 000 r/min。

（2）高动态特性。

主轴在工艺参数要求下的功率和扭矩，直接决定了刀具切削性能的稳定性。由于主轴电动机与驱动装置的特性，主轴在低速段就几乎可以工作在最大扭矩下，同时输出（切削）功率会随着转速上升而上升，直到最大功率点，而加工效率又直接与主轴功率正相关，所以通常会根据工艺需求来选择电主轴，以实现两者的最佳配合。市场上主流的伺服主轴空载时都可以在2～3 s内从静止加速到20 000 r/min。本文系统采用的电主轴额定功率7.5 kW，额定扭矩达6 Nm。

（3）具有较高的精度与刚性，传动平稳，振动小。

为了提高传动件的机械精度与刚性，齿轮和轴承等传动件会使用淬火等表面处理方法来提高零件的硬度，保证主轴长时间工作时的精度稳定。轴承支撑跨距应合理布置，以提高主轴组件整体的刚性。

1.1    电气控制原理设计

其中主电机选择相对关键。为提高精度，一般采用高性能的旋转编码器来实现主轴位置和速度的闭环控制。

主要需求：尺寸小，功率密度高;保护等级高;调速范围宽;转矩不受速度影响;基本免维护;用于高悬臂力负载;即使在最低速度，也能达到高旋转精度;采用集成编码器系统检测主轴角度位置与速度;端子盒连接功率电缆;KTY 84监测电机温度;常用的外部液冷方式可以通过管路与空调水冷机连接，以保证主轴工作温度恒定;同时使用气封和屏蔽电缆保证主轴内部电气元件能长时间稳定工作，并避免通信干扰。

主轴控制系统主要选用西门子伺服驱动、数格主轴，如图1所示。

1.2    PLC设计

选用基于面板的SINUMERIK 828D紧凑型数控系统。SINUMERIK 828D集成了CNC、PLC、图形化人机界面以及伺服轴控制功能，由高性能的Drive-CliQ通信总线与全数字驱动SINAMICS S120实现高速稳定的控制反馈通信，自动识别，配置简单。PLC接口模块可以通过PROFINET或者PROFIDP连接集成CPU。

可配置最大轴数：车床版8轴/铣床版6轴，拥有programGUIDE编程向导，可针对大批量生产的灵活、高效的编程方式，可兼容各种编程语言。

PLC组成一般包括CPU处理器、输入模块、输出模块和编程设备，按照结构形式PLC可分为整体式和模块式，按照输入/输出（I/O）点数PLC可分为小、中、大型，其具备可靠性高、通用性強、编程简单、体积小、安装维护方便等特点。

PLC采用循环扫描的工作方式，一般情况下每一个点的状态变化需一个主循环周期。

本文项目中PLC编程使用“Programming Tool PLC828”进行控制程序的开发调试和修改。同时，在后续维护中也可以使用SINUMERIK 828D操作界面中集成的程序查看器进行PLC程序的诊断。

主轴控制系统主要采集信号有急停、主轴水冷机空开、主轴松刀到达开关、主轴拉刀到达开关、冷却机故障报警，输出信号有主轴水冷机控制等，如图2所示。

梯形图（LAD）是在继电器控制逻辑原理上发展出来的一种图形化语言，在形式上接近继电器电路图。编程和执行时按照自上而下、从左到右的顺序进行，左侧的垂直公共线称为母线。梯形图中的继电器由PLC内部的可编程元件实现，在梯形图中有一个假想的电流，称为“能流”，从左到右。

1.3    系统配置

在西门子828D中，主轴相关参数可以进行设置与优化，如图3和图4所示。

根据机床对主轴各项参数要求及实际反复调试，得到了一些主轴的实际参数，具体如表1所示。

1.4    系统优化

通过828D自带的优化软件，根据电机的机械和电气特性，在系统自动测量后，结合主轴实际工况，调整优化了伺服驱动的参数，使得电机主要在速度环（主轴加减速）以及电流环（扭矩）的特性上得以提升，如图5、图6所示。

在具体加工中，主轴还需要调整增益与加速度，配合其他轴进行协同动作，以实现攻丝等特殊加工效果，如表2所示。

2    应用效果

本文设计的基于西门子828D数控系统的主轴箱电气控制系统用于对壳体工件（锥面/圆柱面、端面）通孔以及盲孔的加工，能够实现主轴高速加工、主轴定向等功能。

设备通过验收交付生产后，提高了制孔效率和精度，实现了不同孔径和窝深下主轴转速和进给速度的设定优化。同时应用自动润滑，延长了刀具寿命，优化了制孔效率（综合制孔效率可达10个/min以上）。相比原来样条固定、一种产品一套工装和手工钻孔的工艺流程，电气系统的应用实现了工艺自动化和柔性生产，并且在产品质量和效率上有了质的飞跃。另外，也降低了劳动强度，节省了人工，提高了人员对工作条件的满意度。

3    结语

数控机床是机械制造业的基础，电气控制系统设计的进步直接影响着整个机床行业的发展，是机床朝着数字化、高精度、智能化方向发展的重要标志。而主轴是数控机床的重要组成部分，本文较完整地探究了基于西门子828D系统的主轴控制设计。根据机床主轴性能的需要，对电气系统进行设计分析，进而确定主轴控制程序的具体方案;通过PLC实现了主轴启动、点动、停止、正转、反转、升速、降速等功能，并对主轴进行了优化设计。

[参考文献]

[1] 夏燕兰.数控机床电气控制[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2] 周军.电气控制及PLC[M].北京：机械工业出版社，2005.

收稿日期：2021-02-02

作者简介：赵波（1983—），男，黑龙江绥化人，电气工程师，研究方向：数控机床开发。

作者：赵波