煤礦電機故障分析及預(yù)防措施

薛耀華

（大同煤礦集團四老溝礦，山西大同 037003）

0 引言

隨著自動化水平的不斷提高，煤礦井下機械設(shè)備數(shù)量隨之增多，提高了煤礦生產(chǎn)效率。電機是煤礦的重要機電設(shè)備之一，被廣泛用于采煤機、刮板輸送機、帶式輸送機以及掘進機等機械設(shè)備中，是設(shè)備的主要驅(qū)動裝置，其穩(wěn)定運行是煤礦安全高產(chǎn)的有力保障［1］。在實際煤礦生產(chǎn)過程中，受井下環(huán)境、人員操作、檢修維護等影響，設(shè)備電機經(jīng)常出現(xiàn)故障，不僅增加了電機維修費用，而且嚴(yán)重制約煤礦安全生產(chǎn)。對此，根據(jù)日常對電機的維修，總結(jié)出電機的主要故障和原因、診斷方法以及采取的預(yù)防措施。

1 電機常見故障和處理

1.1 啟動故障

電機啟動故障通常表現(xiàn)為在操作人員按下按鈕后，電機沒有任何反應(yīng)或啟動瞬間又停止運行。在實際生產(chǎn)中，如果遇到電機事故，檢修人員要首先判斷電機的上級電源或線纜是否有問題，針對性地對上級電源、電纜進行專項檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。如電機運行過程中出現(xiàn)電機運行轉(zhuǎn)速低，這是由于上級電源電壓較低或電網(wǎng)電源不穩(wěn)定造成的，檢修人員需要停止電機運行后再進行檢修［2］。

1.2 電壓故障

電機只有在額定電壓范圍內(nèi)才能正常運轉(zhuǎn)，電壓過高會導(dǎo)致電機內(nèi)部電容燒損，影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)；電壓過低會導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)速達不到額定范圍。因此，電機在運行時要確保電機的電壓在額定范圍內(nèi)，防止電機發(fā)生燒損及異響事故；同時檢修人員在日常的維護中還要定期對電機的參數(shù)及整定進行查看，確保電機的各項指標(biāo)在設(shè)備容許范圍內(nèi)；并且還需對運轉(zhuǎn)的風(fēng)扇進行觀察，確保風(fēng)扇運行正常［3］。只有保證電機在正常電源范圍內(nèi)，才能延長電機的使用壽命。

1.3 燒損

由于井下電機常常處于運轉(zhuǎn)時間長的狀態(tài)，電機很容易發(fā)生燒損事故，這是由于長時間高強度運轉(zhuǎn)造成的溫度過高，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）當(dāng)一臺電機發(fā)生事故燒損后，工作人員沒有及時處理，造成另一臺電機過負荷運轉(zhuǎn)后，也發(fā)生電機燒損事故。

（2）為啟動電機提供電壓的移動變壓器輸出端電壓沒有設(shè)定在電機額定電壓±5%以內(nèi)，造成電機的實際電壓不在額定范圍內(nèi)，引起電機燒損或降速運行事故［4］。

（3）檢修人員沒有及時發(fā)現(xiàn)電機軸承損壞，造成電機內(nèi)部的繞組線圈發(fā)生短路，引起電機燒損。

（4）機械設(shè)備頻繁啟動或超載狀態(tài)下強行啟動，導(dǎo)致電機供電電源不平衡，造成電機燒毀［5］。

為了確保電機能夠正常運轉(zhuǎn)，檢修人員采取以下措施提高電機使用壽命。

（1）必須使用正規(guī)廠家生產(chǎn)的電機，在電機發(fā)生事故后，更換的配件要選擇質(zhì)量較好的產(chǎn)品，確保配件的絕緣性；在電機修復(fù)完成后，要按照規(guī)程要求做好電機的漏電、溫度、三相空載電流以及絕緣試驗。

（2）電機上級電源的開關(guān)要安裝保護裝置，能夠在線路發(fā)生過載、過流、漏電、三相不平衡時及時斷電［6］。

（3）電機開啟前要確保電機電壓在要求范圍內(nèi)，通常三相電壓要保持在額定電壓的5%，電端電壓要保持在-5%～+10%。

（4）建立機電設(shè)備管理制度，執(zhí)行設(shè)備包機責(zé)任制度，對電機的操作人員定期進行專項培訓(xùn)，使操作人員能夠按照標(biāo)準(zhǔn)流程進行作業(yè)。

2 電機故障診斷方法

（1）當(dāng)電機發(fā)生故障后，檢修人員首先應(yīng)該對電機的溫度、異常震動及聲音進行查看，根據(jù)這些物理特征可以粗略判斷出事故原因。檢修人員可以利用溫度檢測儀對電機內(nèi)的配件進行檢測發(fā)現(xiàn)燒損區(qū)域，然后根據(jù)聲音和震動具體找出電機故障的原因，檢修人員在經(jīng)過一段時間培訓(xùn)后都會具備這些檢修經(jīng)驗。此外，檢修人員也可以使用智能驗電筆對電機內(nèi)的配件進行逐一監(jiān)測，能夠準(zhǔn)確測量出燒損的配件［7］。隨著智能化礦井的建設(shè)，各類職能保護裝置在機電設(shè)備內(nèi)投用，電機在發(fā)生故障后，智能保護裝置能夠準(zhǔn)確判斷出故障原因并提示檢修人員進行更換，電機故障的處理時間在不斷縮短。

（2）目前，中國智能化診斷技術(shù)有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)、模糊邏輯診斷技術(shù)、遺傳算法診斷技術(shù)3 種。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)利用井下環(huán)網(wǎng)將電機發(fā)生故障的類型傳遞到伺服機，伺服機經(jīng)過對數(shù)據(jù)處理計算后，分析判斷出故障原因；模糊邏輯診斷依據(jù)模糊理論，按照邏輯算法建立電機故障與征兆關(guān)系，并進行分析，計算得出事故原因；遺傳算法診斷利用電機故障診斷技術(shù)將電機的故障信號全局檢控，調(diào)整優(yōu)化診斷過程，同時對電機參數(shù)反復(fù)試驗，最終確定電機的事故原因。

3 預(yù)防措施

3.1 安裝監(jiān)控系統(tǒng)

由于煤礦井下電機設(shè)備數(shù)量多、分散性強，若采用傳統(tǒng)人工監(jiān)測維護，不僅勞動強度大，而且監(jiān)測效率差，電機出現(xiàn)故障不能及時進行處理，所以可對煤礦功率在100 kW的大型煤礦電機安裝集中監(jiān)控系統(tǒng)［8］。

（1）電機集中監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)測器、PLC控制器、信號發(fā)射器、故障自檢器、工業(yè)環(huán)網(wǎng)、遠程監(jiān)控室等部分組成，主要對電機油溫、噪聲、電壓、電流等參數(shù)進行實時監(jiān)測。

（2）當(dāng)電機出現(xiàn)故障時，通過監(jiān)測器監(jiān)測后，及時將故障信號傳輸至信號發(fā)射器，并利用工業(yè)環(huán)網(wǎng)傳送至PLC控制器，控制器接受信號后將指令發(fā)送至電機故障自檢器中，電機進行故障自檢；同時，PLC 將故障信號傳輸至遠程操控室的主機系統(tǒng)上，便于操作人員及時發(fā)現(xiàn)故障點，并發(fā)出警報。

3.2 加強檢修力度

檢修人員在維護時要對設(shè)備的各項參數(shù)逐一校驗，要對運行中的電機參數(shù)進行查看，發(fā)現(xiàn)電機異常時及時檢查。在日常檢修時，不僅要對設(shè)備參數(shù)、外觀、軸承、溫度進行檢查，還需對電機內(nèi)的接線端、觸頭、線路板、排線板進行檢查，確保電機不會發(fā)生短路、三相不平衡、過壓、缺壓、過載及燒損事故。

3.3 對員工進行專項培訓(xùn)

在日常生產(chǎn)中，技術(shù)人員要針對各工種進行專項培訓(xùn)。專項培訓(xùn)能夠提高各工種員工的職業(yè)素養(yǎng)及專業(yè)技能，提高員工在處理事故時的經(jīng)驗與能力。同時還需開展技術(shù)交流會，每位員工將自己實際遇到的故障與處理方式進行交流，共同提高員工的檢修能力。此外，開展技術(shù)比武活動，提高員工之間的競爭力。

3.4 制定電機維護規(guī)章制度

加強機電設(shè)備制度，建立電機臺賬，對每臺電機的安裝、使用時間、整定投入值、檢修時間等相關(guān)內(nèi)容逐一填寫，確保電機在發(fā)生故障后能夠準(zhǔn)確查出電機的相關(guān)內(nèi)容。制定設(shè)備包機制度，發(fā)生事故后責(zé)任需落在包機人。

3.5 建立電機故障預(yù)防機制

編制電機事故應(yīng)急預(yù)案，能夠確保在電機事故發(fā)生后，操作人員能夠按照規(guī)程合理、及時地處理事故，確保電機燒損后，不會由于工作人員的操作錯誤發(fā)生次生事故，引起更大的人身傷害事故。

4 結(jié)束語

本文對礦用設(shè)備電機常見故障原因進行闡述，提出了合理有效的故障診斷方法以及預(yù)防措施。通過實際應(yīng)用效果來看，采取預(yù)防措施后，該煤礦2019 年相比2018 年，全年煤礦電機故障率大大降低，由原來的21.4%降低至6.3%，全年可節(jié)約電機維修費達42萬元，大大提高了煤礦機械設(shè)備運行穩(wěn)定性，保證了煤礦安全高效生產(chǎn)，取得了顯著的安全效益和經(jīng)濟效益。