故障檢測診斷技術在煤礦機電設備中的應用

劉高峰

摘 要：隨著科技水平的不斷進步，煤礦行業的自動化水平也越來越高，機電設備在現代礦山生產和建設中得到了廣泛應用與普及。為此，如何提高機電設備的維護管理水平，保證機電設備能始終處于良好和安全的運行狀態，并盡量減少和避免故障的發生，已成為了當前機電設備管理的主要任務。其中，故障檢測診斷技術是提高煤礦機電設備安全性、可靠性的一個極為重要與有效的措施。

關鍵詞：煤礦 機電設備 檢測 故障診斷

引言

故障檢測診斷技術是一項集合了信息技術、傳導技術和電腦技術等多個領域為一體的先進技術手段，近年來在煤礦行業中得到了廣泛應用與普及。當前現代化礦井，已然形成了一礦一面和一條生產線的強化集中生產模式，機電設備的自動化、大型化和重載化程度也不斷提高。為提高煤礦企業的設備管理水平，并更好的確保礦山設備的安全運行，迫切需要加強故障診斷技術的研究與應用。本文結合工作實際，從故障檢測診斷技術的特點出發，并就故障檢測診斷技術在煤礦機電設備安全中的應用進行了分析與探討。

1、礦井提升機檢測與故障診斷

提升機的故障可分為“硬故障”和“軟故障”兩類，硬故障是指由一些特定的參數超限表現的故障，該類故障應由保護裝置來解決；而“軟故障”需要許多工況參數的測量，并經過一定的數據處理才能診斷出來。由于軟故障牽涉變量多，導致故障診斷的準確率較低。但“軟故障”往往是“硬故障”的前兆，因此對“軟故障”的及時診斷和預報極為重要。礦井雙筒提升機松繩現象經常發生，而松繩現象常常帶來很大的危害。這里介紹一種簡單實用的松繩檢測裝置。該裝置主要由單片機和霍爾傳感器組成，其原理是：在提升機每個天輪一側安裝一周小磁鋼，并在適當位置安裝霍爾傳感器檢測兩天輪的轉速，在正常運行（即無松繩）時，兩天輪的轉速相同，則兩個傳感器輸出的計數脈沖個數基本相同，該裝置內單片機計算出的兩天輪的行程差幾乎為零；當鋼絲繩出現松繩現象時，兩天輪的行程不同，該裝置可計算出兩天輪之間的行程差，當行程差達到預報警值時發出松繩報警信號；當行程差達到保護值時，該檢測裝置發出控制信號，使提升機及時剎車，起到保護作用。

2、采煤機工況檢測和故障診斷

我國使用、研究的交流電牽引采煤機與國外采煤機的整機水平還有相當大的差距，主要表現在檢測范圍很不全而、檢測參數較少，基本上無故障診斷功能。為了從根本上改變國產采煤機檢測水平低、無系統化的故障檢測診斷功能的落后狀況，原煤炭部將“電牽引采煤機工況檢測及故障診斷系統”的研制列入了“九五”重點科技攻關計劃。該故障檢測診斷系統主要有：

（1）變頻器通信單元；所用變頻器可檢測27個工況檢測參數，并有獨立的液屏，顯示屏，能顯示采煤機的牽引速度牽引電機電流、變頻器輸入電壓等參數，并具有溫度保護、過壓、欠壓、過流、過載等多種保護功能。變頻器通信單元的主要功能是將變頻器工述檢測信號傳送到工況檢測及故障診斷中心，由檢測中心進行相應的處理，并進行中文或圖形方式集中顯示。

（2）工況檢測及故障診斷單元；該單元嵌入微型計算機中，采用Windows 操作系統。該單元與采煤機控制中心采用接點通信方式，一旦故障診斷單元檢測、診斷出有故障或事故發生時，屏幕立刻顯示出故障類型，并向控制中心發出相應信號，由控制中心進行相應的控制操作，如進行聲光報警或進行故障保護。

（3）檢測152.4mm 顯示單元；該顯示單元由一塊480 ×640線的彩色液晶顯示屏及有關電路組成。顯示內容包括采煤機所有工況檢測參數、操作及運行狀態報警提示和故障診斷結果等。此外還有左、右搖臂檢測單元；機身外圍檢測單元；高壓控制箱檢測單元三個主要單元。

3、煤礦機電設備機械故障檢測與診斷技術的應用

3.1 故障檢測診斷技術在礦用高壓異步電動機中的應用

在煤礦生產階段，礦用高壓異步電動機扮演了十分重要的作用，如果其出現故障，不僅會對煤礦正常生產產生影響，而且還會給煤礦企業造成較大的經濟損失。如今，隨著現代信號處理技術和人工智能技術的出現，高壓異步電動機的故障檢測效率大大提升，而且檢測效果比較理想。高壓異步電動機中常見的故障檢測診斷技術包括電流高次諧波檢測、磁通檢測和局部放點檢測。其中，電流高次諧波檢測不會受到高低壓的影響，但對專業檢測知識具有較高的要求，且操作步驟復雜；磁通檢測可對高壓電器故障給予有效檢測，其對弱信號所得到的檢測效果不理想；局部放電檢測可以對高壓電器故障給予準確的檢測，但對低壓電機設備故障所得到的檢測結果不理想。

3.2 故障檢測診斷技術在礦井提升機中的應用

提升機是煤礦生產過程中進行煤炭運輸的主要設備，主要負責升降人員、日常矸石和原煤的運輸、下放材料的任務，其正常運行與否將會直接影響煤礦的生產效率。通常情況下，提升機運行過程中常見的故障有“軟故障”和“硬故障”兩種。其中，“軟故障”一般是指設備的工況參數。因此，在提升機正常運行過程中，要對其相關工況參數進行有效控制，并進行相關分析和處理。“硬故障”一般是指機械設備的相關參數已超過了正常運行水平，其一般是“軟故障”未得到有效處理后發生的。由此看來，對“軟故障”給予準確的檢測和診斷具有十分重要的意義，其可從根本上降低“硬故障”的發生率，從而確保其安全有效運行。

3.3 故障檢測診斷技術在通風機中的應用

目前，市場上通風機故障檢測設備比較少，常見的是FBCDZ型通風機檢測儀和FJZ型礦井主風機在線故障檢測與診斷儀。通風機故障檢測設備一般具有16位定時器2個、16位監視定時器、多功能接口、高速輸出/輸入接口、8個中斷源、高效的指令系統、10位四通道A/D轉換器及16位中央處理器。

3.4 故障檢測診斷技術在采煤機中的應用

采煤機故障是煤礦機電設備中常見的機械故障，其主要原因是中國大部分煤礦所選擇的采煤機是國產采煤機，與國外采煤機相比較為落后，無法對采煤機相關參數進行有效檢測，且檢測范圍有限，檢測功能整體性較差。如今，隨著中國采煤機整體技術水平的不斷提升，煤炭企業借助電牽引采煤機故障檢測診斷系統，然后與152.4 mm檢測單元相結合可以更好地實現對采煤機設備故障的檢測，有效提高了采煤機故障的維修效率。

結束語

我國煤礦行業因為各種因素，機電設備故障檢測診斷技術仍處于較為簡單的階段，推廣應用都并不廣泛，在技術開發和研究工作的投入力度上還有待加強。同時，還應加強與各個行業間故障檢測診斷技術的交流與合作，并進行新技術的推廣與應用，使煤礦機電設備的安全性、可靠性得到進一步提高。

參考文獻

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