礦用電機(jī)設(shè)備常見(jiàn)故障及維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

宋慶鋒

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦，江西 德興 334224）

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用電機(jī)設(shè)備的及時(shí)維修[1]，節(jié)省工業(yè)作業(yè)時(shí)間，需要建立一套電機(jī)設(shè)備維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)對(duì)出現(xiàn)故障的電機(jī)設(shè)備進(jìn)行維修，利用維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決礦用電機(jī)故障問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)安全化。

1 礦用電機(jī)設(shè)備常見(jiàn)故障

（1）機(jī)械故障。在礦用電機(jī)設(shè)備中，電機(jī)抱軸問(wèn)題是機(jī)械故障中最常見(jiàn)的故障現(xiàn)象[2]。電機(jī)抱軸是由于電機(jī)軸承在工作時(shí)受到外力或其他因素的影響，導(dǎo)致內(nèi)外圈與滾動(dòng)體和保持架之間運(yùn)行受到阻礙、不暢通，電機(jī)殼和軸承組合在一起，使軸承無(wú)法正常轉(zhuǎn)動(dòng)。如果電機(jī)設(shè)備的軸承中出現(xiàn)雜物，其聲音會(huì)變得雜亂不清晰且會(huì)出現(xiàn)很重的雜音，當(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，需要將電機(jī)拆卸下來(lái)進(jìn)行檢查。首先，檢查電機(jī)設(shè)備的軸承是否有被雜物磨損的痕跡，然后將手與軸承內(nèi)圈接觸，將拆卸下來(lái)的軸承放平，轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，如果軸承的外鋼圈可以平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，且在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)動(dòng)晃動(dòng)、順利轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明軸承沒(méi)有損壞；如果軸承轉(zhuǎn)動(dòng)停止后不再繼續(xù)倒退，說(shuō)明電機(jī)的軸承已損壞，需要及時(shí)更換軸承；其次，用兩只手分別握住軸承的內(nèi)外圈，右手轉(zhuǎn)動(dòng)軸承的內(nèi)鋼圈，如果轉(zhuǎn)動(dòng)沒(méi)有受阻，說(shuō)明軸承受損嚴(yán)重。電機(jī)設(shè)備的軸承在運(yùn)行過(guò)程中，潤(rùn)滑油如果質(zhì)量差或添加不及時(shí)，會(huì)是軸承的內(nèi)外圈和滾珠之間產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致軸承受到磨損。

（2）電氣故障。挖掘礦山的過(guò)程中，電機(jī)設(shè)備大多數(shù)時(shí)間都處于潮濕的環(huán)境中，電氣內(nèi)部經(jīng)常出現(xiàn)水和灰塵等雜質(zhì)，即使電機(jī)內(nèi)部有絕緣材料，但是經(jīng)過(guò)高溫或環(huán)境惡劣時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)線圈燒壞從而工作能力下降。頻繁的開(kāi)關(guān)電機(jī)或者工作電流超載都會(huì)造成電機(jī)設(shè)備線圈燒壞，工作人員在使用電機(jī)設(shè)備時(shí)有時(shí)會(huì)強(qiáng)行啟動(dòng)，導(dǎo)致電流負(fù)荷超載損壞線圈，如果挖掘過(guò)程中遇到堅(jiān)硬的巖石，就會(huì)加重電機(jī)負(fù)擔(dān)燒壞線圈，從而使電機(jī)停止工作。

2 礦用電機(jī)設(shè)備維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

礦用電機(jī)的維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要針對(duì)礦用電機(jī)設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)發(fā)生故障的電機(jī)設(shè)備進(jìn)行維修，維修監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括：礦用電機(jī)設(shè)備內(nèi)部絕緣體的老化程度、是否有漏電現(xiàn)象和電壓是否穩(wěn)定等。

（1）電機(jī)設(shè)備維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試原理。電機(jī)設(shè)備維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是靠礦區(qū)的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)維修監(jiān)測(cè)的對(duì)象不同需要采用不同類型的傳感器采集數(shù)據(jù)，維修監(jiān)測(cè)的因素包括：溫度與濕度、電機(jī)頻率等。這些參數(shù)經(jīng)過(guò)電機(jī)內(nèi)部的電路轉(zhuǎn)換，首先進(jìn)行預(yù)處理，然后完成遠(yuǎn)程的運(yùn)輸，最后根據(jù)測(cè)量值的變化曲線完成維修監(jiān)測(cè)工作，這一流程也是電機(jī)設(shè)備維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試的基本原理。

（2）礦用電機(jī)設(shè)備維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成。本文研究的維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要針對(duì)礦用電機(jī)設(shè)備，對(duì)其電容器、電流電壓互感器、主變鐵芯、電機(jī)內(nèi)部絕緣體的老化程度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括介質(zhì)損失角、電機(jī)頻率、等值電容和泄露電流等。在監(jiān)測(cè)原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，本文的維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上做了更新，結(jié)構(gòu)上采用分層式系統(tǒng)，利用光纖技術(shù)使得監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性取得更好發(fā)展，滿足礦區(qū)需求，提高監(jiān)測(cè)水平。礦用電機(jī)的維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)絕緣參數(shù)的采集與記錄，有利于現(xiàn)場(chǎng)施工，整個(gè)系統(tǒng)的核心采用微處理器技術(shù)，包括數(shù)據(jù)的采集、通訊和故障診斷三個(gè)模塊，傳感器將數(shù)據(jù)進(jìn)行采集模塊處理后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控站，從而達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)的分析、讀取和儲(chǔ)存。

3 電機(jī)設(shè)備維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

礦用電機(jī)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)電流中存在正序、負(fù)序和零序三個(gè)分量，本文采用反時(shí)限法對(duì)礦用電機(jī)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，反時(shí)限算法的表達(dá)式為：

表達(dá)式中，C為反時(shí)限常數(shù)，C=0.02時(shí)叫作一般反時(shí)限,C=1時(shí)叫作非常反時(shí)限，C=2時(shí)叫作極度反時(shí)限；IB為電機(jī)工作的額定電流，I稱為電機(jī)工作時(shí)的實(shí)際電流；t為反時(shí)限電流的保護(hù)時(shí)間。

考慮到礦用電機(jī)設(shè)備在剛剛啟動(dòng)的時(shí)候，實(shí)際電流值往往要高于額定電流值，能達(dá)到額定電流值的五倍到六倍，因此，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中很容易出現(xiàn)故障，本設(shè)計(jì)采用測(cè)定反時(shí)限電流的保護(hù)時(shí)間來(lái)判斷電機(jī)是否出現(xiàn)故障。

4 實(shí)例分析

（1）試驗(yàn)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，采用五臺(tái)型號(hào)完全一樣的礦用電機(jī)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，為了防止客觀因素對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響，模擬實(shí)驗(yàn)的環(huán)境要保證溫度、濕度相同，使電機(jī)在額定電壓下運(yùn)行，增加電機(jī)的負(fù)載電流，記錄五臺(tái)礦用電機(jī)的功率相關(guān)數(shù)據(jù)。

圖1 不同檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的電機(jī)功率

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示（如圖2），實(shí)驗(yàn)環(huán)境穩(wěn)定的情況下，給礦用電機(jī)設(shè)備不斷增加負(fù)載電流，電機(jī)的功率會(huì)隨著電流的增大而增大，但是本文研究的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)比傳統(tǒng)系統(tǒng)測(cè)定的電機(jī)功率更高，有效提高電機(jī)的工作效率，滿足礦用電機(jī)設(shè)備的維修監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)礦用電機(jī)的常見(jiàn)故障研究一套符合工業(yè)安全生產(chǎn)的礦用電機(jī)維修監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以加強(qiáng)電機(jī)設(shè)備的日常維護(hù)和保養(yǎng)，當(dāng)?shù)V用電機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能夠快速查找出故障原因并及時(shí)解除故障，從而縮短停產(chǎn)的時(shí)間，保證生產(chǎn)的安全性。