礦用電機設備常見故障及維修監測系統研究

宋慶鋒

（江西銅業集團公司德興銅礦，江西 德興 334224）

為了實現對礦用電機設備的及時維修[1]，節省工業作業時間，需要建立一套電機設備維修監測系統進行實時監測，及時對出現故障的電機設備進行維修，利用維修監測系統解決礦用電機故障問題，實現工業生產安全化。

1 礦用電機設備常見故障

（1）機械故障。在礦用電機設備中，電機抱軸問題是機械故障中最常見的故障現象[2]。電機抱軸是由于電機軸承在工作時受到外力或其他因素的影響，導致內外圈與滾動體和保持架之間運行受到阻礙、不暢通，電機殼和軸承組合在一起，使軸承無法正常轉動。如果電機設備的軸承中出現雜物，其聲音會變得雜亂不清晰且會出現很重的雜音，當出現上述情況時，需要將電機拆卸下來進行檢查。首先，檢查電機設備的軸承是否有被雜物磨損的痕跡，然后將手與軸承內圈接觸，將拆卸下來的軸承放平，轉動軸承，如果軸承的外鋼圈可以平穩轉動，且在轉動過程中沒動晃動、順利轉動，說明軸承沒有損壞；如果軸承轉動停止后不再繼續倒退，說明電機的軸承已損壞，需要及時更換軸承；其次，用兩只手分別握住軸承的內外圈，右手轉動軸承的內鋼圈，如果轉動沒有受阻，說明軸承受損嚴重。電機設備的軸承在運行過程中，潤滑油如果質量差或添加不及時，會是軸承的內外圈和滾珠之間產生摩擦，導致軸承受到磨損。

（2）電氣故障。挖掘礦山的過程中，電機設備大多數時間都處于潮濕的環境中，電氣內部經常出現水和灰塵等雜質，即使電機內部有絕緣材料，但是經過高溫或環境惡劣時，就會導致電機線圈燒壞從而工作能力下降。頻繁的開關電機或者工作電流超載都會造成電機設備線圈燒壞，工作人員在使用電機設備時有時會強行啟動，導致電流負荷超載損壞線圈，如果挖掘過程中遇到堅硬的巖石，就會加重電機負擔燒壞線圈，從而使電機停止工作。

2 礦用電機設備維修監測系統硬件設計

礦用電機的維修監測系統主要針對礦用電機設備的絕緣狀況進行隨時監測，并對發生故障的電機設備進行維修，維修監測的內容包括：礦用電機設備內部絕緣體的老化程度、是否有漏電現象和電壓是否穩定等。

（1）電機設備維修監測系統的測試原理。電機設備維修監測系統是靠礦區的傳感器進行數據采集，根據維修監測的對象不同需要采用不同類型的傳感器采集數據，維修監測的因素包括：溫度與濕度、電機頻率等。這些參數經過電機內部的電路轉換，首先進行預處理，然后完成遠程的運輸，最后根據測量值的變化曲線完成維修監測工作，這一流程也是電機設備維修監測系統測試的基本原理。

（2）礦用電機設備維修監測系統的構成。本文研究的維修監測系統主要針對礦用電機設備，對其電容器、電流電壓互感器、主變鐵芯、電機內部絕緣體的老化程度等進行監測，主要的監測項目包括介質損失角、電機頻率、等值電容和泄露電流等。在監測原理和系統結構上，本文的維修監測系統在傳統的監測系統基礎上做了更新，結構上采用分層式系統，利用光纖技術使得監測系統的抗干擾性和穩定性取得更好發展，滿足礦區需求，提高監測水平。礦用電機的維修監測系統實現了對絕緣參數的采集與記錄，有利于現場施工，整個系統的核心采用微處理器技術，包括數據的采集、通訊和故障診斷三個模塊，傳感器將數據進行采集模塊處理后，通過網絡傳輸到監控站，從而達到對數據的分析、讀取和儲存。

3 電機設備維修監測系統的軟件設計

礦用電機設備發生故障時電流中存在正序、負序和零序三個分量，本文采用反時限法對礦用電機設備進行保護，反時限算法的表達式為：

表達式中，C為反時限常數，C=0.02時叫作一般反時限,C=1時叫作非常反時限，C=2時叫作極度反時限；IB為電機工作的額定電流，I稱為電機工作時的實際電流；t為反時限電流的保護時間。

考慮到礦用電機設備在剛剛啟動的時候，實際電流值往往要高于額定電流值，能達到額定電流值的五倍到六倍，因此，電動機在啟動過程中很容易出現故障，本設計采用測定反時限電流的保護時間來判斷電機是否出現故障。

4 實例分析

（1）試驗過程。實驗過程中，采用五臺型號完全一樣的礦用電機進行仿真實驗，為了防止客觀因素對本實驗的影響，模擬實驗的環境要保證溫度、濕度相同，使電機在額定電壓下運行，增加電機的負載電流，記錄五臺礦用電機的功率相關數據。

圖1 不同檢測系統監測的電機功率

（2）實驗結果分析。實驗結果顯示（如圖2），實驗環境穩定的情況下，給礦用電機設備不斷增加負載電流，電機的功率會隨著電流的增大而增大，但是本文研究的監測系統會比傳統系統測定的電機功率更高，有效提高電機的工作效率，滿足礦用電機設備的維修監測標準。

5 結語

本文通過礦用電機的常見故障研究一套符合工業安全生產的礦用電機維修監測系統，此監測系統可以加強電機設備的日常維護和保養，當礦用電機設備出現故障時，能夠快速查找出故障原因并及時解除故障，從而縮短停產的時間，保證生產的安全性。