機電設備智能診斷技術研究與應用

張漢欽

伊犁州特種設備檢驗檢測所 新疆伊犁 835000

對機電設備故障進行智能診斷是開展設備管理的重要內容，設備巡檢技術、諧波診斷分析技術可以結合機電設備運行過程中不同部件故障的特點，對驅動電流擾動而導致的電磁場變化進行識別與判斷。應用機電設備智能診斷系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對機電設備運行狀態(tài)的監(jiān)測，對異常狀態(tài)發(fā)出報警信息，避免人工維護保養(yǎng)不當對機電設備性能的影響。

1 智能診斷技術研究內容

結合機電設備實際運行情況，建立起全生命周期管理系統(tǒng)，對機電設備進行規(guī)范化管理，使設備的檢測與維護工作變得標準化。設備管理系統(tǒng)需要把機電設備個體生命周期作為管理依據(jù)，從機電設備需求計劃的制定、招標采購、設備檢測、入庫管理、出庫使用等流程，與后續(xù)設備維護保養(yǎng)、報廢處置等結合起來，使設備資產可以得到合理的銜接。把設備流動作為管理導向，對使用環(huán)節(jié)進行跟蹤監(jiān)測，獲取到機電設備運行的基礎信息，將采集到的故障信息建立起數(shù)據(jù)庫，并對設備監(jiān)測資料進行歸檔管理，定期制定設備檢修測維護計劃。例如應用諧波診斷裝置對煤礦機電設備運行狀態(tài)進行監(jiān)測與診斷，再應用設備巡點檢測儀對中小型設備和旋轉機械進行檢測，形成全面的機電設備健康管理檔案。通過實時監(jiān)測來積累寶貴的運行數(shù)據(jù)，可以根據(jù)機電設備的運行趨勢進行管理，從而為設備維修保養(yǎng)提供有價值的數(shù)據(jù)參考。更好地預測機電設備可能存在的故障，對設備故障的發(fā)展趨勢和影響進行評價，可以更深層次地挖掘故障原因和分析設備受損程度，可以為應急管理和定期維修提供準確的數(shù)據(jù)[1]。

2 智能診斷關鍵技術

機電設備應用的類型比較多，常見有的三相異步電動機、變頻器、發(fā)電機等，設備運行在不同的工況下會形成不同的高次諧波，高次諧波與機電設備運行情況有著直接的聯(lián)系。采用諧波分析技術可以為設備檢測與管理提供技術支持，故障診斷關鍵是應用機電設備運行產生的高次諧波與波形來確定故障部位。根據(jù)煤礦機電設備故障特點研發(fā)的諧波診斷技術，可以建立設備智能診斷系統(tǒng)，關鍵技術主要體現(xiàn)在以下幾方面：①精度較高的諧波信號監(jiān)測與分析；②人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法對機電設備異常狀態(tài)進行智能診斷；③全生命周期的設備健康狀態(tài)監(jiān)測與預警，對故障演變趨勢進行分析。應用上述關鍵技術可以對機電設備運行產生的諧波信號進行采集、分析和診斷，比傳統(tǒng)的紅外檢測、振動檢測技術有著更廣泛的使用范圍，可以對電動機、逆變器等設備的內部元件性能進行檢測與故障識別。

3 研究方法與技術路線

3.1 智能診斷技術研究方法

結合國內外機電設備運行狀態(tài)檢測與維修經(jīng)驗，結合RFID技術與振動診斷技術研發(fā)機電設備巡檢儀，分析設備內部元件故障和老化特性，根據(jù)驅動電流擾動導致的電磁場改變來對諧波診斷儀進行設計。巡檢儀可以對機電設備運轉不平衡、軸承疲勞等進行檢測與分析，多應用于供水泵、風機和皮帶輸送機等，可以及時發(fā)現(xiàn)設備的運行故障，并對故障的演變趨勢進行預測，判斷故障后果的嚴重程度，是一種預防性的設備維護保養(yǎng)方案，對機電設備事故的預防起到了很好的作用。諧波診斷儀可以對機電設備驅動電氣回路進行診斷，可以大功率電池組、三相電機、工業(yè)電容、變頻器等設備進行檢則，采用諧波傳感器對機電設備電源母線運行信號進行采集，諧波診斷裝置會對諧波信號進行采集與存儲，并對諧波進行分析，通過輸出設備形成診斷報告，并對設備的運行狀態(tài)和后續(xù)的維護保養(yǎng)提供準確的數(shù)據(jù)支持。機電設備巡檢儀、諧波診斷儀可以與全生命周期設備管理軟件配合使用，為機電設備的日常維護與保護進行信息化管理，還可以在故障發(fā)生前進行初步診斷，有效提高煤礦機電設備的維護保養(yǎng)效率，是一種有效的設備管理手段[2]。

3.2 技術路線

對設備運行情況進行監(jiān)測與識別是一項綜合性的技術，通過分析設備運行狀態(tài)的變化情況來對潛在的故障進行診斷。對當前的機電設備狀態(tài)信息進行采集，并結合以往的運行數(shù)據(jù)進行對比分析，確定設備運行的具體特征，分析并診斷設備內部件是否存在異常，將來會發(fā)生哪些潛在的故障，對設備的運行狀態(tài)做出科學的預測，并結合以往的維修經(jīng)驗生成解決對策，技術主要側重于運行狀態(tài)監(jiān)測、故障識別與診斷、運行預測。

3.3 檢測管理信息系統(tǒng)

利用軟件平臺將機電設備管理實現(xiàn)規(guī)范化，將采集的設備運行信息進行標準化，并結合當前數(shù)據(jù)資源情況，將數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)共享。推廣應用本安型巡檢儀、諧波診斷儀，對機電設備現(xiàn)場運行情況進行監(jiān)測，發(fā)揮出檢測儀器的數(shù)據(jù)采集和診斷功能，為維修管理提供科學的解決方案。在線檢測通過溫度、振動、電流和諧波等傳感器來臨測機電設備運行狀態(tài)，通過以太網(wǎng)、CAN通信、RS485通信或無線通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測系統(tǒng)，離線點檢則需要先獲取到設備運行狀態(tài)信息，再將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)將獲取設備運行信息進行分析，并將積累到的信息存儲到數(shù)據(jù)庫中。

3.4 機電設備管理流程

根據(jù)機電設備的實際情況，建立起機電設備全生命周期管理系統(tǒng)，對重要機電設備進行集中管理，并獲取機電設備的基本信息、檢測維修信息、故障診斷信息等，采用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行集中管理。將高壓電纜、提升機、割煤機、水泵電機、抽放泵站、減速機等作為主要機電設備，確定設備運行狀態(tài)信息的采集頻率和檢測周期。對管理系統(tǒng)中生成的設備檢測報告進行分析，并結合機電設備的實際狀態(tài)進行驗證，建立起機電設備運行檔案，為后續(xù)的維修提供參考，再根據(jù)巡檢儀、諧波診斷儀中獲取的信息來編寫詳細的檢測報告。

4 結語

綜上所述，采用機電設備智能診斷技術，可以有效提高機電設備的管理水平，減少設備的維護成本，更好地保證安全生產，實現(xiàn)對機電設備的預防性維護，可以對設備進行實時診斷并進行趨勢管理，減少機電設備停電時間，提前發(fā)現(xiàn)設備存在的故障與隱患，可以更好地保證機電設備工作人員的生命安全，促進企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。