礦山機電設(shè)備的管理及診斷關(guān)鍵技術(shù)研究

王宏達(dá)

摘 要：近來年，由礦山機電設(shè)備故障引起的礦難尤其嚴(yán)重，而通過提高機電設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性可有效解決這一問題，特別是在數(shù)字礦山的發(fā)展下，重視對礦山機電設(shè)備的管理與故障診斷變得尤其重要。據(jù)此，作者結(jié)合實踐經(jīng)驗，探究礦山機電設(shè)備的管理及故障診斷技術(shù)。

關(guān)鍵詞：礦山機電設(shè)備；管理與故障診斷；數(shù)字礦山

礦山的安全生產(chǎn)在促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展上具有重要作用，但在實際工作中，機電設(shè)備常因超負(fù)荷、超強度、超長時間運作及零件磨損而出現(xiàn)故障，這難免會影響到礦山安全生產(chǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)。對此，筆者認(rèn)為應(yīng)重視對礦山機電設(shè)備的管理及故障診斷技術(shù)的研究。

1 礦山機電設(shè)備管理

據(jù)統(tǒng)計，每一年因機電設(shè)備故障引起的事故約占當(dāng)年礦山安全生產(chǎn)總事故的2/3，可見重視對礦山機電設(shè)備的管理具有重要價值。近年來，數(shù)字化礦山成為了礦山管理的研究熱點，即其指的是在同一時空下，通過對礦山的環(huán)境、人和機實時進(jìn)行三維數(shù)字化測控來實現(xiàn)礦山信息的實時自動化采集、高速網(wǎng)絡(luò)化傳輸、規(guī)范化集成、三維可視化仿真、自動化運行和智能化決策。結(jié)合數(shù)字礦山的相關(guān)知識，建議采取如下措施來管理礦山機電設(shè)備。

1.1 運用計算機管理技術(shù)

計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是數(shù)字礦山的核心技術(shù)，則為了保證礦山生產(chǎn)的高效性、安全性和持續(xù)性，應(yīng)將計算機管理技術(shù)運用在礦山機電設(shè)備管理中，從而滿足機電設(shè)備發(fā)展的多元化與多功能要求。計算機的基本應(yīng)用范圍為內(nèi)部局域網(wǎng)，則其可保證信息在不同部門間的高效傳遞，從而提高了資源的共享程度、數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確度及資產(chǎn)的利用率，并最終為企業(yè)實現(xiàn)利益最大化創(chuàng)造了有利條件。

1.2 運用先進(jìn)的設(shè)備診斷技術(shù)

數(shù)字礦山是一種基于信息數(shù)字化、生產(chǎn)過程虛擬化、管理控制一體化和決策處理的礦山類型，其中應(yīng)用到的機電設(shè)備種類較多，因此應(yīng)定期檢修和診斷機電設(shè)備，特別是在機電設(shè)備向精密化與大型化的發(fā)展中，設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其故障的成因變得更為復(fù)雜。因此，為了提高礦山機電設(shè)備的故障診斷效果，建議運用先進(jìn)的診斷技術(shù)和儀器來監(jiān)測設(shè)備。

1.3 重視設(shè)備的成本管理

機電設(shè)備是組成礦山機電企業(yè)固定資產(chǎn)的重要內(nèi)容，其在購置與檢修費用上的投入尤其大，因此應(yīng)重視對機電設(shè)備的成本管理，具體措施如下：一是綜合論證企業(yè)在機電設(shè)備上的投資與管理決策，并據(jù)此控制機電設(shè)備的檢修成本；二是組織開展機電設(shè)備自檢與材料回收再利用等工作；三是建立一套完善的機電設(shè)備檢修逐級審批制度，并合理儲備機電設(shè)備。

1.4 注重人員的管理

數(shù)字礦山是3S技術(shù)、計算機技術(shù)、人工智能、信息科學(xué)和采礦科學(xué)高度結(jié)合的產(chǎn)物，這就要求培養(yǎng)一支專業(yè)素養(yǎng)較高的人才隊伍，以實現(xiàn)礦山機電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益最大化及促進(jìn)企業(yè)良性發(fā)展。對此，建議制定一套完善的員工培訓(xùn)計劃，并將學(xué)習(xí)數(shù)字礦山的關(guān)鍵技術(shù)為培訓(xùn)的重點內(nèi)容，以提高其對現(xiàn)代化生產(chǎn)方式和機電設(shè)備管理的適應(yīng)能力。

2 礦山機電設(shè)備的故障診斷

為了實現(xiàn)礦山機電設(shè)備的安全可靠運行，應(yīng)重視對礦山機電設(shè)備的故障診斷。鑒于礦山機電設(shè)備的運行參數(shù)較多，則可通過建立數(shù)學(xué)模型來總結(jié)機電設(shè)備在正常運行和故障運行時的參數(shù)變化，并找出兩者的相互關(guān)系，用以指導(dǎo)礦山機電設(shè)備故障診斷工作的開展。此外，還可將信息采集技術(shù)、識別與分析技術(shù)及信息處理技術(shù)等運用其中，以提高故障診斷的效率和可靠性。據(jù)此，筆者介紹幾種常用的礦山機電故障診斷方法。

2.1 故障記錄方法

故障記錄是一種常用的礦山機電設(shè)備故障診斷方法，其工作原理如下：根據(jù)故障出現(xiàn)的具體位置，深入分析引起故障的器件和系統(tǒng)，從而找出故障的成因。據(jù)此，故障記錄方法采用的是排查法，即針對機電設(shè)備故障的表征，逐一排查可能的影響因素，并得出最后的結(jié)論。顯然，故障記錄方法的重復(fù)工作量較小。

2.2 模糊數(shù)學(xué)方法

模糊數(shù)學(xué)方法是智能診斷技術(shù)與數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)的結(jié)合，即其運用的原理如下：礦山機電設(shè)備故障的成因與參數(shù)密切相關(guān)，因此可從參數(shù)上來探尋故障的成因，其中包括隨機因素與確定性因素兩種。模糊數(shù)學(xué)方法的實現(xiàn)步驟如下：根據(jù)機電設(shè)備故障與參數(shù)的關(guān)系，先利用模糊數(shù)學(xué)的思路來診斷故障，并創(chuàng)建參數(shù)模型，然后再利用計算機來進(jìn)行定量和定性分析，從而實現(xiàn)對礦山機電設(shè)備故障的準(zhǔn)確診斷。

2.3 故障診斷專家系統(tǒng)

鑒于礦山機電設(shè)備故障具有隱蔽性、漸進(jìn)性和復(fù)雜性的特點，則采用傳統(tǒng)的故障診斷方法存在一定的局限性。對此，可將故障診斷專家系統(tǒng)應(yīng)用其中，這是一種智能診斷技術(shù)，其主要運用專家工作系統(tǒng)來深入分析故障，并得出可靠性較高的診斷性結(jié)論，其中運用到了定量與定性分析方法，即在分類分析故障成因的基礎(chǔ)上，建立故障樹模型，用以描述故障源的特征。發(fā)展至今，在故障診斷專家系統(tǒng)中引入了粗糙集等理論，用以排除其中干擾性的因素和屬性，這使得在表達(dá)故障成因上變得更為簡潔。

3 應(yīng)用實例分析

為了說明礦山機電設(shè)備故障診斷技術(shù)的運用，本案引入如下兩組案例：

3.1 通風(fēng)機故障診斷

通風(fēng)機是一種從動的流體機械，即通過輸入機械能來提高氣體壓力及實現(xiàn)氣體的排送。在礦山生產(chǎn)中，通風(fēng)機作為一種重要的機電設(shè)備，其故障診斷流程如圖1所示。

結(jié)合圖1，通風(fēng)機故障診斷的實現(xiàn)步驟如下：一是細(xì)化診斷步驟，其中包括六個主要測點，即以軸承1、2、3、4為測點1、2、5、6及以液力耦合器前、后裝置為測點3和4；二是運用專業(yè)的故障診斷儀器來診斷每一個測點；三是運用處理器來檢測每一個測點；四是運用定時器及按不同的時限來對每一個測點進(jìn)行定時；五是輸入和輸出檢測結(jié)果。

3.2 電動機故障診斷

電動機是一種將電能轉(zhuǎn)化為機械能的設(shè)備，其是一種十分關(guān)鍵的礦山機電設(shè)備，因此對其故障的診斷尤其關(guān)鍵，具體診斷流程見圖2。

結(jié)合圖2，電動機故障診斷的實現(xiàn)步驟如下：一是確定電動機的整體結(jié)構(gòu)，其主要由定子、轉(zhuǎn)子和其他附件（如端蓋、軸承、風(fēng)扇等）組成；二是測試電量參數(shù)和檢測通風(fēng)機參數(shù)；三是檢測電動機的環(huán)境參數(shù)。針對高頻率的異步電動機，可采用磁通檢測、電流高次諧波檢測和局部放電檢測三種方法。其中，局部放電檢測是利用高頻檢測儀和定子電流的電流互感器來辨別局放源，以診斷定子類故障；電流高次諧波檢測是根據(jù)電動機故障的表征，將其劃分為不對稱和對稱兩類故障，然后再進(jìn)行深入分析和判斷；磁通檢測是通過檢測切向與徑向分量磁通的變化來測定定子故障。目前，磁通檢測在高壓電動機定子類故障檢測中的應(yīng)用較為廣泛，但該方法的操作不夠便利，且檢測結(jié)果的精度得不到保證。

4 結(jié)束語

綜上，礦山機電設(shè)備的管理與診斷是一項極為系統(tǒng)的工程，其對礦山安全生產(chǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)具有重要作用。此外，為了解決日漸嚴(yán)峻的礦山安全問題及適應(yīng)數(shù)字礦山的發(fā)展需要，應(yīng)在機電設(shè)備管理中施行“預(yù)防為主”的管理方針，并根據(jù)計劃性狀態(tài)檢修的要求，采取相應(yīng)的故障診斷技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]薄秀英.礦山機電設(shè)備故障診斷技術(shù)分析探討[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013，S1：138-139.

[2]郭偉志.礦山機電設(shè)備故障診斷與檢修技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，28：110.

[3]李偉，程曉涵，汪愛明，等.大型礦山機電設(shè)備遠(yuǎn)程健康診斷系統(tǒng)的研究進(jìn)展[J].煤炭工程，2014，05：139-142.

[4]韓玉忠.故障診斷技術(shù)在現(xiàn)代礦山機電設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用[J].機電工程技術(shù)，2015，10：136-138.

[5]楊健.淺析礦山機電設(shè)備故障診斷技術(shù)及維護(hù)管理方式[J].科技風(fēng)，2015，24：128-129.

[6]張文杰.礦山機電設(shè)備的常見故障及診斷技術(shù)分析[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報，2016，02：38-39.