淺議故障檢測(cè)診斷技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

程鳳芹

（雞西礦業(yè)雙河煤礦機(jī)電科，黑龍江 雞西 158100）

只有把礦山機(jī)電設(shè)備的維修和保養(yǎng)工作做好,才可以充分發(fā)揮這些機(jī)器的作用,更好的為企業(yè)的發(fā)展保駕護(hù)航,但是我國大型礦山設(shè)備的維修方法和設(shè)施基本上是實(shí)施計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制的模式,與國外相比有較明顯的差距,不能滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展需要。而采用故障診斷技術(shù)進(jìn)行礦山機(jī)電設(shè)備的維修,吸收先進(jìn)的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn),可以很好的提高礦山的管理水平,確保各種礦山設(shè)備安全運(yùn)行,促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速的發(fā)展。

此外,現(xiàn)代化礦井已形成一礦一面和一條生產(chǎn)線的強(qiáng)化集中生產(chǎn)模式,設(shè)備的大型化、重載化和自動(dòng)化的不斷提高,都迫切需要加強(qiáng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷。由此看來故障檢測(cè)診斷技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用已是勢(shì)在必然。

1 故障檢測(cè)診斷技術(shù)概述

1.1 故障檢測(cè)診斷技術(shù)簡(jiǎn)析

故障檢測(cè)診斷技術(shù)包括故障檢測(cè)與故障診斷,按目前學(xué)界和實(shí)踐領(lǐng)域的通說,合為一體統(tǒng)稱為故障檢測(cè)和診斷(FDD)。

1.2 故障的定義

設(shè)備工作正常是指它可以按照自己的功能特點(diǎn),正常運(yùn)轉(zhuǎn),符合設(shè)備應(yīng)有的效能;相對(duì)而言是設(shè)備異常,即設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)瑕疵并進(jìn)一步發(fā)展,無法滿足生產(chǎn)的正常需求,性能惡化,但仍能最低限度的維持工作狀態(tài)。故障則是由于機(jī)器的瑕疵或者缺陷的發(fā)展使機(jī)器的性能喪失殆盡,已經(jīng)不能繼續(xù)維持工作狀態(tài)。設(shè)備的異常或故障是在設(shè)備運(yùn)行中通過其狀態(tài)信號(hào)(即二次效應(yīng))變化反映出的,二次效應(yīng)就是設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)的各種物理、化學(xué)現(xiàn)象,如振動(dòng)、噪聲、溫升、油耗、變形、功耗、磨損、氣味等,這些都是設(shè)備運(yùn)行的各個(gè)階段所顯示的征兆。故障檢測(cè)診斷技術(shù)就是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)二次效應(yīng)所反映的特征,快速定位,準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問題所在,并且快速的解決問題,確保安全生產(chǎn)。

1.3 故障檢測(cè)診斷技術(shù)的特點(diǎn)

故障檢測(cè)診斷技術(shù)隨著現(xiàn)代維修理論、相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科理論、工藝?yán)碚摗z查技術(shù)和理論的發(fā)展不斷完善。它有三個(gè)主要特點(diǎn):

①較強(qiáng)的目的性。診斷的目的很明確,就是要發(fā)現(xiàn)機(jī)器運(yùn)行過程中的故障,運(yùn)用相關(guān)的技術(shù),對(duì)故障準(zhǔn)確的定位、分析,并在此基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的維修方案,確保安全生產(chǎn)。 ②技術(shù)的復(fù)合型。診斷及維修涉及摩擦學(xué)、動(dòng)力學(xué)、物理學(xué)等多種學(xué)科領(lǐng)域;包括機(jī)械制造、液壓機(jī)器的操作原理及應(yīng)用、自動(dòng)化的應(yīng)用等相關(guān)專業(yè)及機(jī)構(gòu)學(xué)多方面知識(shí)。因此他是一個(gè)綜合學(xué)科的行業(yè),要求知識(shí)面廣,經(jīng)驗(yàn)豐富。③理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化迅速。一切診斷方法和維修技術(shù)都要因時(shí)而定,處理的結(jié)果和原理甚至可以立刻向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化,并應(yīng)用于實(shí)踐。

2 故障診斷技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

2.1 礦井提升機(jī)檢測(cè)與故障診斷

提升機(jī)是礦井生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)備之一,在礦山生產(chǎn)中的地位及其重要,它擔(dān)負(fù)著提升原煤、矸石,下放相關(guān)材料、升降人員等任務(wù)。提升機(jī)的運(yùn)行是否安全,直接關(guān)系到的一個(gè)煤礦能否正常運(yùn)作,關(guān)系到煤礦工作人員的生命安全,其重要性不容忽視。有學(xué)者提出礦井提升機(jī)故障有“軟故障”和“硬故障”之分。文章以下將對(duì)“軟故障”和“硬故障”進(jìn)行定位分析。“軟故障”涉及到工況參數(shù),實(shí)踐中需要對(duì)工況參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理才可以得出。“硬故障”是指由一些特定的參數(shù)超限表現(xiàn)的故障,“硬故障”的出現(xiàn)往往以“軟故障”為前提,從這一點(diǎn)定位來看,對(duì)“軟故障”的及時(shí)預(yù)診和定位檢修極為重要。由于該項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)備關(guān)系到礦山運(yùn)作的安全,屬于重要基礎(chǔ)性設(shè)備之一,為了確保這一領(lǐng)域的安全性,我們國家許多科研機(jī)構(gòu)和科研人員都進(jìn)行了大量的研發(fā)工作,如中國礦業(yè)大學(xué)研制的KJ46型礦井提升機(jī)狀態(tài)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、ASCC型全數(shù)字提升機(jī)控制系統(tǒng)等都包含了故障診斷技術(shù)的功能,取得了比較好的效果。

文章在實(shí)際的工作過程中發(fā)現(xiàn),礦井雙筒提升機(jī)松繩現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生,一旦發(fā)生事故將會(huì)帶來不可估量的損害。文章在研究以前成果的基礎(chǔ)上,認(rèn)為可以用一種簡(jiǎn)單實(shí)用的松繩檢測(cè)裝置來解決該問題。該裝置主要由單片機(jī)和霍爾傳感器組成,在提升機(jī)每個(gè)天輪一側(cè)安裝一周小磁鋼,并在適當(dāng)位置安裝霍爾傳感器檢測(cè)兩天輪的轉(zhuǎn)速,在正常運(yùn)行(即無松繩)時(shí),兩天輪的轉(zhuǎn)速相同,則兩個(gè)傳感器輸出的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)基本相同,該裝置內(nèi)單片機(jī)計(jì)算出的兩天輪的行程差幾乎為零;當(dāng)鋼絲繩出現(xiàn)松繩現(xiàn)象時(shí),兩天輪的行程不同,該裝置可計(jì)算出兩天輪之間的行程差,當(dāng)行程差達(dá)到預(yù)報(bào)警值時(shí)發(fā)出松繩報(bào)警信號(hào);當(dāng)行程差達(dá)到保護(hù)值時(shí),該檢測(cè)裝置發(fā)出控制信號(hào),使提升機(jī)及時(shí)剎車,起到保護(hù)作用。

2.2 采煤機(jī)工況檢測(cè)和故障診斷

與國外先進(jìn)采煤機(jī)相比,國產(chǎn)采煤機(jī)的整機(jī)水平還是比較低的,與國外先進(jìn)水平存在著極大差距。譬如檢測(cè)范圍狹窄、檢測(cè)參數(shù)滿足不了需要,對(duì)故障檢測(cè)的功能基本上是缺失的。為了從根本上改變國產(chǎn)采煤機(jī)檢測(cè)水平低的落后狀況,原煤炭部將“電牽引采煤機(jī)工況檢測(cè)及故障診斷系統(tǒng)”的研制列入了“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃。該故障檢測(cè)診斷系統(tǒng)主要有:①左、右搖臂檢測(cè)單元。②機(jī)身外圍檢測(cè)單元。③高壓控制箱檢測(cè)單元。④變頻器通信單元。⑤工況檢測(cè)及故障診斷單元。⑥檢測(cè)152.4mm顯示單元。目前來看已經(jīng)取得顯著的效果,在此領(lǐng)域獲得較大突破,有望徹底解決這一難題。

2.3 通風(fēng)機(jī)的檢測(cè)診斷技術(shù)

文章通過研究相關(guān)產(chǎn)品,發(fā)現(xiàn)目前用于通風(fēng)機(jī)故障檢測(cè)診斷的產(chǎn)品寥寥無幾,比較典型裝置是江西煤炭工業(yè)研究所研制的KFCA型通風(fēng)機(jī)集中檢測(cè)儀、煤炭科學(xué)總院重慶分院研制的FJZ型礦井主風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷儀。其主要特點(diǎn)是:16位中央處理器、豐富高效的指令系統(tǒng)、四通道10位A/D轉(zhuǎn)換器、高速輸入/輸出接口、8個(gè)中斷源、兩個(gè)16位定時(shí)器、16位監(jiān)視定時(shí)器和具有多用途的接口。由于通風(fēng)機(jī)的檢測(cè)診斷技術(shù)在國內(nèi)的研究較少,可以借鑒的東西不多,文章希望通過自己的研究可以起到拋磚引玉的作用,盡快促進(jìn)該問題的解決。

2.4 礦用高壓異步電動(dòng)機(jī)的檢測(cè)及診斷技術(shù)

礦用高壓異步電動(dòng)機(jī)在礦山生產(chǎn)中的地位也及其重要,一旦發(fā)生故障,不僅僅會(huì)給煤礦帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失,還會(huì)影響到煤礦正常的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用使得異步電動(dòng)機(jī)的故障診斷變得較為得心應(yīng)手,取得了較好的效果。通說認(rèn)為異步電動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)與診斷方法主要有:①局部放電檢測(cè);②電流高次諧波檢測(cè);③磁通檢測(cè)。

4 結(jié)語

除以上所述內(nèi)容外,文章認(rèn)為故障檢測(cè)診斷技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用還需要對(duì)機(jī)工、電工和相關(guān)領(lǐng)域的工作人員做滲透培訓(xùn),提高安全生產(chǎn)意識(shí)和應(yīng)急能力。為了適應(yīng)擴(kuò)大化的生產(chǎn),同時(shí)要重視技術(shù)的革新、改造,建立和完善的礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢測(cè)診斷機(jī)制,完善相關(guān)制度,責(zé)任到人。只有這樣才可以保證礦山設(shè)備正常、高效、安全的運(yùn)行,推進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。

[1]郭年琴,王慶,吳陸恒.礦山機(jī)電設(shè)備維修CAD系統(tǒng)[J].礦山機(jī)械,2000,(1).

[2]王琳.機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)的常用方法及其發(fā)展趨勢(shì)[J].武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,(3).

[3]馬小平,肖興明.基于專家系統(tǒng)的提升機(jī)故障診斷系統(tǒng)[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1999,(5).