煤礦設(shè)備故障帶電智能診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

李 明

（山西晉煤集團(tuán)沁秀公司岳城煤礦，山西 晉城 048006）

1 研究背景

給煤礦一類負(fù)荷供電要保障設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行，此種模式下設(shè)備檢修尤為重要。以岳城煤礦地面主扇、瓦斯泵站為例，此類大型設(shè)備通常每月一次倒機(jī)檢修，平時(shí)只有巡檢設(shè)備的電流、聲音等作為設(shè)備完好的憑證，一旦發(fā)生故障后果比較嚴(yán)重。如果采取對(duì)設(shè)備過度維修的方式來保證設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行成本就大大增加。因此有必要研發(fā)一套智能化系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)不停電、不停機(jī)狀態(tài)下對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、對(duì)設(shè)備故障建立預(yù)警機(jī)制，保證礦井供電可靠性。

2 現(xiàn)場(chǎng)概況

岳城煤礦為高瓦斯礦井，機(jī)電隊(duì)、運(yùn)行隊(duì)共計(jì)擁有瓦斯抽放泵、壓風(fēng)機(jī)、膠帶輸送機(jī)等各類礦用設(shè)備84 套，其中以地面主風(fēng)機(jī)、風(fēng)井泵及首站瓦斯抽放泵最為重要。目前設(shè)備已穩(wěn)定運(yùn)行了12 年左右，每年均按照煤礦安全規(guī)程要求進(jìn)行定檢。

3 研究?jī)?nèi)容

為進(jìn)一步提升設(shè)備可靠性，擬建立基于諧波檢測(cè)法的“設(shè)備動(dòng)態(tài)智能管理系統(tǒng)”，利用驅(qū)動(dòng)電氣設(shè)備在工作過程中，不同部件故障特征和劣化特征產(chǎn)生的對(duì)驅(qū)動(dòng)電流擾動(dòng)而引起電磁場(chǎng)變化的原理，開發(fā)礦用本安型諧波診斷設(shè)備，構(gòu)建基于諧波分析技術(shù)的礦井設(shè)備智能劣化診斷系統(tǒng)[1]，對(duì)礦井一定范圍內(nèi)的機(jī)電設(shè)備健康狀況進(jìn)行全生命周期性跟蹤管理。

4 功能設(shè)計(jì)

HDS 設(shè)備動(dòng)態(tài)智能管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)諧波法設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)集中管理和統(tǒng)計(jì)分析的管理工具，其主界面如圖1 所示。

4.1 設(shè)備管理

圖1 HDS 設(shè)備動(dòng)態(tài)智能管理系統(tǒng)主界面

設(shè)備管理主要功能為查看以企業(yè)、設(shè)備為分類的設(shè)備檢測(cè)記錄。可以通過設(shè)備名稱、檢測(cè)日期等查詢要求，可更快更清晰地查看檢測(cè)記錄。單擊諧波檢測(cè)編號(hào)可以查看更詳細(xì)的記錄。

4.2 檢測(cè)臺(tái)賬

檢測(cè)臺(tái)賬是用來對(duì)檢測(cè)記錄的查看，可以看到企業(yè)有多少設(shè)備，是哪一個(gè)設(shè)備在使用并且被檢測(cè)。設(shè)備檢測(cè)記錄查詢頁(yè)面中，在查詢條件中可輸入諧波編號(hào)、設(shè)備名稱、檢測(cè)日期、后點(diǎn)擊“查詢”可搜索到符合條件的設(shè)備檢測(cè)信息，點(diǎn)擊檢測(cè)編號(hào)可查看詳細(xì)信息。

4.3 預(yù)警管理

1）到期檢測(cè)預(yù)警。到期檢測(cè)預(yù)警查詢頁(yè)面中，在查詢條件中可輸入諧波檢測(cè)編號(hào)、設(shè)備名稱所屬企業(yè)、狀態(tài)等級(jí)、距離到期還有幾天，然后點(diǎn)擊“查詢”可搜索到符合條件的設(shè)備檢測(cè)信息，點(diǎn)擊諧波檢測(cè)編號(hào)查看詳細(xì)信息。

2）異常狀態(tài)預(yù)警。異常狀態(tài)預(yù)警查詢頁(yè)面中，在查詢條件中可輸入諧波檢測(cè)編號(hào)、設(shè)備名稱所屬企業(yè)、狀態(tài)等級(jí)、最近檢測(cè)日期、下次檢測(cè)日期、逾期狀態(tài)，然后點(diǎn)擊“查詢”可搜索到符合條件的設(shè)備檢測(cè)信息，點(diǎn)擊諧波檢測(cè)編號(hào)查看詳細(xì)信息。

3）漏檢報(bào)警。漏檢報(bào)警查詢頁(yè)面中，在查詢條件可輸入諧波檢測(cè)編號(hào)、設(shè)備名稱所屬企業(yè)、狀態(tài)等級(jí)、最近檢測(cè)日期后點(diǎn)擊“查詢”可搜索到符合條件的設(shè)備檢測(cè)信息，點(diǎn)擊諧波檢測(cè)編號(hào)查看詳細(xì)信息。

4.4 設(shè)備趨勢(shì)分析

設(shè)備趨勢(shì)分析檢測(cè)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)頁(yè)面中，通過選擇企業(yè)和設(shè)備，則可以查看該設(shè)備的趨勢(shì)分析圖。設(shè)備的趨勢(shì)分析分為四種：馬達(dá)部、負(fù)載部、逆變器、變壓器，針對(duì)不同種類設(shè)備提出不同的分析趨勢(shì)，達(dá)到輔助決策的作用[2]。

5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

該系統(tǒng)于2019 年8 月開始在岳城礦進(jìn)行了為期6 個(gè)月的工業(yè)性實(shí)驗(yàn)，對(duì)地面主風(fēng)機(jī)、回風(fēng)井泵及首站瓦斯抽放泵等重要設(shè)備進(jìn)行了帶電監(jiān)測(cè)，結(jié)果如下：

1）回風(fēng)井泵站2 號(hào)真空泵監(jiān)測(cè)結(jié)果見圖2。該泵負(fù)載側(cè)L2（軸承損壞、異物附著）、L3（回轉(zhuǎn)軸異常、接觸部磨損）在2019 年9 月3 日和2019 年11月25 日的4 次檢測(cè)中均顯示劣化程度超過90%，同時(shí)負(fù)載模式處于0.06～0.10 之間，屬負(fù)載正常。系統(tǒng)根據(jù)以上信息給出建議：軸承注入潤(rùn)滑油、檢查和清理軸承、調(diào)整泵閥門。根據(jù)系統(tǒng)建議對(duì)設(shè)備進(jìn)行清理維修后，設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，暫無故障發(fā)生。

圖2 回風(fēng)井泵站2 號(hào)真空泵劣化程度監(jiān)測(cè)曲線

2）地面主風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖3。2019 年10 月23 日對(duì)其進(jìn)行了5 次諧波檢測(cè)，其中有2 次檢測(cè)顯示電機(jī)的M2（線圈絕緣、震動(dòng)）劣化程度為85%左右，同時(shí)負(fù)載模式處于0.06～0.10 之間，屬負(fù)載正常。系統(tǒng)根據(jù)以上信息給出建議：軸承注入潤(rùn)滑油、清理內(nèi)部灰塵。隨后礦方對(duì)設(shè)備進(jìn)行清理后，設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，暫無故障發(fā)生。

圖3 地面主風(fēng)機(jī)劣化程度監(jiān)測(cè)曲線

3）首站瓦斯抽放泵站4 號(hào)加壓泵監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖4。2019 年8 月27 日和2019 年10 月18 日對(duì)其進(jìn)行了1 次、6 次諧波檢測(cè)，劣化程度維持在70%以下，同時(shí)負(fù)載模式處于0.06～0.10 之間，屬負(fù)載正常。系統(tǒng)建議：清理內(nèi)部灰塵。對(duì)該設(shè)備進(jìn)行清灰后定期進(jìn)行復(fù)檢，目前設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，暫無故障發(fā)生。

圖4 首站瓦斯抽放泵站4 號(hào)加壓泵劣化程度監(jiān)測(cè)曲線

6 效益分析

1）依據(jù)采用HDS 電氣設(shè)備帶電狀態(tài)診斷系統(tǒng)所給出的檢修時(shí)間、檢修項(xiàng)目，可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的檢修維護(hù)，顯著降低設(shè)備備件的庫(kù)存量，減少設(shè)備定期檢修工時(shí)、節(jié)約維修人工費(fèi)20%以上[3]，如果按照晉煤集團(tuán)全部設(shè)備維修成本估計(jì)，每年可節(jié)約維修費(fèi)用千萬(wàn)元以上。

2）使用采用HDS 電氣設(shè)備帶電狀態(tài)診斷系統(tǒng)對(duì)大型電氣驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)診斷及趨勢(shì)管理，可以大幅降低各生產(chǎn)環(huán)節(jié)設(shè)備的非正常停機(jī)時(shí)間，如果每月減少20 h 的非正常停機(jī)時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)千噸以上。