淺析礦山機電設備故障診斷技術的應用

【摘要】礦山機電設備故障診斷技術可以利用先進的技術和經驗來改變傳統的維修模式，提高礦山機電設備的使用效益與礦山的整體管理水平，增加礦山的經濟效益。本文主要介紹了礦山機電設備故障采集方法及診斷技術，針對幾種常見的機電設備故障診斷進行了簡要的分析。

【關鍵詞】礦山；機電設備；故障診斷技術

【中圖分類號】U269.32+2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0094-02

1.診斷技術概述

機電設備隨著使用年限的增長而不斷的磨損老化，在使用中需要不斷進行保養，應用故障診斷技術的根本目的是提高機電設備的利用率。故障診斷技術包括采集設備信息、分析信息、信息和標準的對比、故障的確定和提出解決方案5個部分。

1.1 故障診斷技術的步驟

1.1.1 建立數學模型

機電設備的運行中有很多的數據和參數，這些數值代表著設備運行的狀態，是故障診斷的重要依據。故障診斷技術必須建立數學模型以準確反映設備運行中的數據和設備狀態及故障之間的關系，只有建立可靠的數學模型才能通過設備運行的參數明確設備狀態和產生故障的情況。

1.1.2 采集信息

采集信息是要準確的測量、采集設備運行的各種參數和數據，一般通過各種安裝在設備上的傳感器針對設備運行發出的各種信號進行信息采集，由傳感器采集的信息會被傳輸到數據貯存器。

1.1.3 處理信息

設備運行中采集到的各種信息不能夠直接判斷設備的情況，因此需要對信息進行處理，將無用的信息去除，有用的信息進行轉換，變成可以被我們理解的信息，完成采集信息的目的。

1.1.4 分析信息

采集到的信息被處理后，還需要進行分析與比較，根據設備的標準運行參數來判斷設備的狀態，并進一步確定設備故障，找出故障的原因。

1.1.5 預測

在分析信息的基礎上，對設備故障的情況以及對設備部件的使用壽命等方面進行預測，為故障的維修工作和日常的保養工作提供依據。

1.2 故障診斷技術的分類

1.2.1 主觀診斷

主觀診斷是維修人員根據自己的主觀經驗，使用簡單的儀器進行故障診斷工作，這種技術過于依賴維修人員的個人能力，雖然有著方便快捷的優勢，但卻不能作為較復雜故障的判定標準。具體有邏輯分析法、直覺經驗法、故障樹分析法和堵截法等，這些技術多在日常的保養和維護中使用，能很好地解決機電設備日常運行中的各種小毛病。

1.2.2 應用儀器

此技術是根據機電設備內液壓系統的溫度、振動、壓力等參數控制，以儀器或計算機處理后顯示的結果診斷故障，儀器一般分為專用、通用和綜合3種類型，并將不斷向便攜、多功能、智能等方向發展。

1.2.3 智能型系統

智能診斷技術是以系統模擬人腦來獲取和利用各種信息根據已有的診斷方案診斷故障。主要有模糊診斷法和灰色、專家、神經網絡等系統診斷法，這些診斷技術通過智能化的故障診斷模式能較好地解決復雜故障。

2.診斷技術的應用

2.1 礦山機電設備維護常用的故障診斷技術

2.1.1 參考故障記錄

根據礦山機電設備的故障記錄可以在出現故障時按照以往的經驗進行處理，優點是在有歷史情況可循時十分快捷，但過分倚重歷史經驗會對新情況缺乏解決能力。

2.1.2 溫度和壓力等參數

通過對溫度、壓力等參數的監測和記錄，可以直觀地反映出機電設備的具體工作情況，這種方式具有靈敏和準確的優勢，在礦山機電設備的保養和維修中被普遍的使用。

2.1.3 神經網絡

這種活性網絡可以描述很多的非線性系統，它有著學習和適應的能力，可以處理復雜的映射關系，該技術對采煤機等機電設備的系統診斷起到很大的作用。

2.1.4 模糊數學

礦山機電設備的運行情況存在很多因素，模糊數學可以通過建立相應的數學模型為采煤機等機電設備的診斷提供幫助，數學模型的建立必須考慮機電設備的特性，并根據實際情況對模型進行修改。

2.1.5 專家系統

通過領域內專家的知識和經驗對故障進行分析求解，可得出準確的結論，這種模式已成為我國廣泛應用的故障診斷方法。

2.2 礦山機電設備的檢測和故障診斷工作

2.2.1 礦井提升機

礦井提升機是生產和運輸的關鍵設備，它負責人員、設備和材料的運送工作，提升機的性能不僅影響礦山生產，而且還關系著員工的人身安全。因為雙筒提升機經常出現松繩的情況，所以可以制造一個松繩監測裝置來避免松繩造成的巨大危害。裝置由霍爾傳感器和單片機組成，監測原理是在雙筒提升機的天輪一側裝圈小磁鋼，然后在合適的位置安放霍爾傳感器測量天輪轉速，在沒有松繩的正常狀態下，天輪轉速相同，也就是霍爾傳感器測量的脈沖數量基本一致，當有松繩時，天輪轉速不同。該檢測裝置可以計算出行程差距，當差距大到一定程度時檢測裝置會自動發出報警信號，當差距大到保護值時檢測裝置會自動控制提升機剎車，起到保護安全的作用。

2.2.2 采煤機

我國傳統的采煤機檢測水平低，如今國家將“電牽引采煤機工況檢測及故障診斷系統”納入科技攻關計劃中，使得該系統能較好地檢測采煤機的狀況，主要組成部分有：變頻器通信單元，該變頻器可以檢測到27個之多的工況參數，有獨立的顯示屏能顯示采煤機的速度、電極電流、變頻器電壓等，具有過壓保護、溫度保護、過流保護、欠壓保護和過載保護等保護功能，該單元的功能是把檢測信號傳輸到檢測中心，再由檢測中心進行處理后，以中文或圖形的形式顯示出來；工況檢測及故障診斷單元，這個單元嵌入到裝有Windows系統的微型計算機內，并通過接點通信的形式與控制中心進行聯系，當檢測出故障時屏幕會顯示故障情況，而且會向控制中心發出信號，控制中心會進行相應操作；檢測顯示單元，該單元由彩色顯示屏和電路構成，不僅可以顯示采煤機工況參數和狀態，還可以顯示采煤機故障診斷的情況。除上述3個單元外，該系統還有左右搖臂、機身外圍、高壓控制箱等檢測單元。

2.2.3 高壓異步電動機

現代信息技術的發展給故障診斷工作帶來很多方便，人工智能等技術的應用大大提高了檢測的準確性，礦山用電動機常見故障有：局部放電，對于局部放電的檢測和診斷需要利用電流互感器和高頻檢測儀2種儀器；電流高磁諧波、定子繞組的故障（尤其是匝間短路故障）能夠引起定子電流增加高次諧波，據了解，匝問短路的情況下能夠顯著地增加定子電流5次、11次和17次的諧波，其中尤以5次諧波增加最多。根據電動機不同的故障特征可以分為對稱和不對稱2種故障，比如三相短路和堵轉等故障屬于對稱故障，此類故障電動機有明顯的電流加大的特征，可通過電動機過流的檢測來診斷此類故障；對于相間短路、單相接地、斷相等不對稱故障，可通過定子電流的不平衡檢測定子繞組故障，此類故障特征為電流中常出現負序和零序電流，所以可使用負序和零序電流分量判定不對稱故障，根據不對稱故障故障點的不同，可分為接地性不對稱故障和非接地性不對稱故障，檢測方法也要相應的給予區別；磁通檢測，電動機的定子故障可以讓內部磁通的分量產生變化，因此檢測徑向與切向2個分量的內部磁通情況就可診斷出故障。

3.結語

綜上所述，礦山機電設備故障診斷技術對于機電設備的保養和維護起到積極的作用，對于保障礦山的穩定生產、提高礦山的經濟效益有著重要意義，礦山領導和相關技術人員要采取各種有效措施更好地利用故障診斷技術，讓故障診斷技術為礦山的發展作出更大的貢獻。

參考文獻

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