礦山機電設備故障診斷技術探析

摘 要:本文首先介紹了礦山機電設備故障采集方法及診斷方法，然后針對礦山幾種常見的機電設備進行故障診斷分析。

隨著我國科學技術的飛速發展，能源消耗越來越多，煤礦企業效益隨之增加，因此故障診斷技術在煤礦企業迅速發展起來。為了使煤礦企業能夠很好的進行生產，要引進先進的科學技術保證煤礦機電設備能夠安全可靠運行。目前，我國大型礦用機電設備的維修還處于計劃經濟體制的模式，已經不能夠適應市場經濟的要求，因此結合故障診斷技術對機電設備故障進行預測與檢修，不僅提高礦井的管理技術水平，還能夠改變現有的維修體制，適應市場經濟的發展。

1礦山機電設備故障診斷技術

1.1 故障診斷技術概述

(1)故障診斷技術。礦山的機電設備在運行時均會產生物理變化或者化學性能的轉化，這樣勢必會造成設備的外在形態的改變，如溫度升高、電壓電流以及功率的變化等，檢測人員可以通過對設備的這些參數變化的分析來了解設備的運行狀況。故障診斷技術就是依照不同參數的不同變化規律，而預判斷設備是否出現故障及出現故障的具體位置，以便及時采取科學有效的措施，防止出現不必要的損失，提高了設備運行效率和安全性。

(2)故障的信息采集。設備的故障信息可以通過對設備的運行狀態進行觀察，通過看、聽、觸摸的方式判斷其是否出現故障;還可以利用傳感器等儀器對設備多種狀態數據進行采集，如振動信號、溫度變化信號、加速度及位移信號等，然后分析采集到的信號，判斷設備運行狀態。①現場觀察:就是依據設備的運行狀態進行分析判斷，如可以通過電機或者發動機運轉的響聲，軸承溫度的變化進行故障的預測;或者通過觀察螺栓、螺帽等是否松動，油液是否有泄漏，或者設備運轉動作是否失靈等狀況來判斷機械零部件是否有損壞。②性能檢測:可以通過對機電設備的使用投入與產出比進行統計檢測，如果相同的投入時產出下降，則說明設備運行效率下降，有時電機效率、軸承轉速也可以通過運用出礦量以及運礦量進行判別。

1.2 故障診斷技術分類

機械設備故障診斷技術有很多種，對于礦山機電設備來說，不僅要振動、沖擊礦物粉塵等地下工作環境以外，還要考慮到設備工作范圍小以及維修難度大等特點，選擇合適的檢測儀器。因此，對于機電設備的故障診斷要根據設備運行的具體情況確定有針對性的處理方案，采取切實有效的技術措施。常用的診斷方法分為以下幾類。

(1)溫度診斷。礦山機電設備在發生故障時，溫度常常變化異常，一些有損傷的零件，其溫度往往是在發生故障之前就會有明顯的升高。技術人員收集到各種不同機件的溫度然后做成圖表，操作人員根據溫度圖表的變化判斷出現故障的零件，并及時發出警報。

(2)振動監測:振動監測可以劃分為簡易診斷儀和精密診斷系統，主要適用于預防性監測。簡易診斷儀通常是采用便于攜帶的振動儀，通過將設備運行振動信號放大判斷其是否運行正常。精密診斷系統，可以定期對某些設備進行檢測，通過將機電設備振動信號通過顯示裝置或者控制器，經過計算機對數據進行分析，然后查找故障發生原因以及故障發生部位。

(3)鐵譜分析:鐵譜檢測儀器主要有顆粒定量儀。就是讓帶有磨屑的潤滑油經過具有高強度的磁場，然后將磨屑從中吸出，最后支撐譜片，根據譜片來判斷設備的運行狀態。

2礦山機電設備中故障檢測技術應用

2.1 用于礦井提升機的故障檢測

礦井提升機主要負責人員以及設備材料的運送，其運行狀況不僅能夠影響礦山的生產情況，還與工作人員的人身安全密切相關。雙筒礦井提升機經常出現松繩狀況，根據這種情況可以自制松繩監測裝置避免故障的發生。就是在雙筒提升機天輪一側安裝小磁鋼，然后將霍爾傳感器測量天輪轉速，正常情況時，傳感器測量的脈沖數量相同，當松繩時，檢測裝置可以檢測出相應的行程差距，當檢測到的差距到達一定程度時檢測裝置會發生報警信號，當檢測到的差距超過保護值時，提升機自動剎車。

2.2 用于采煤機的故障檢測

近年來，為了提高采煤機檢測水平，我國將“電牽引采煤機工況檢測及故障診斷系統”納入到了科技攻關計劃。包括:(1)變頻器通信單元，有獨立的顯示屏可以顯示采煤機速度、變頻器電壓以及電流等工況參數，該單元可以將檢測信號傳輸到檢測中心，然后進行處理，以圖文形式顯示處理。(2)工況檢測及故障診斷單元，將其嵌入到計算機內，然后與控制中心相連，當系統檢測到有故障信息時電腦屏幕顯示故障情況，然后向控制中心發出信號，最后控制中心進行相應的操作。(3)檢測顯示單元，包括顯示屏和電路，不僅可以顯示采煤機工況參數和狀態，還可以顯示采煤機故障診斷情況。

2.3 用于通風機的故障檢測

我國關于通風機的故障檢測裝置很少，比較典型的檢測裝置是煤炭科學總院的重慶分院的FJZ型礦井主風機在線監測和故障診斷儀以及由江西煤炭工業制造研究所研制的KF—CA型號的通風機集中檢測儀。故障檢測的主要過程是:首先發出指令，然后診斷儀進行診斷，第三步處理器進行分析檢測，第四步定時器進行時限規定，最后將診斷結果高速輸入、輸出。以此完成通風機的故障檢測。

2.4 用于電動機的故障檢測

隨著科學技術的發展，現代信號處理技術以及人工智能技術的應用，礦井高壓異步電動機故障診斷技術也隨之得到進一步的發展。其診斷方法有:(1)局部放電檢測。高壓異步電動機的定子出現故障時，常常會伴隨放電現象，因此可以利用檢測定子電流中的電流互感器以及高頻檢測儀檢測放電強度診斷出定子故障。(2)電流高次諧波檢測。定子繞組故障會造成定子電流高次諧波不斷增加，從而造成定子繞組匝之間短路，因此可以通過檢測定子電流高次諧波的變化情況進行故障診斷。(3)磁通檢測。通常情況下，電機發生故障會造成內部磁通的徑向與橫向分量發生變化，可以通過檢測兩個方向磁通量的變化情況進行定子的故障診斷。

3結語

煤礦機電設備的故障診斷對設備的維護與檢修具有非常重要的意義，維修人員可以在短期內找到故障源頭，并及時作出故障排除，防止事故的發生。不僅能夠延長設備的使用壽命、減少設備運行與維修成本還能夠大大提高設備的使用效率，提高煤礦企業整體效益。

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