矿山机电设备故障诊断技术探析

随着我国科学技术的飞速发展, 能源消耗越来越多, 煤矿企业效益随之增加, 因此故障诊断技术在煤矿企业迅速发展起来。为了使煤矿企业能够很好的进行生产, 要引进先进的科学技术保证煤矿机电设备能够安全可靠运行。目前, 我国大型矿用机电设备的维修还处于计划经济体制的模式, 已经不能够适应市场经济的要求, 因此结合故障诊断技术对机电设备故障进行预测与检修, 不仅提高矿井的管理技术水平, 还能够改变现有的维修体制, 适应市场经济的发展。

1 矿山机电设备故障诊断技术

1.1 故障诊断技术概述

(1) 故障诊断技术。矿山的机电设备在运行时均会产生物理变化或者化学性能的转化, 这样势必会造成设备的外在形态的改变, 如温度升高、电压电流以及功率的变化等, 检测人员可以通过对设备的这些参数变化的分析来了解设备的运行状况。故障诊断技术就是依照不同参数的不同变化规律, 而预判断设备是否出现故障及出现故障的具体位置, 以便及时采取科学有效的措施, 防止出现不必要的损失, 提高了设备运行效率和安全性。

(2) 故障的信息采集。设备的故障信息可以通过对设备的运行状态进行观察, 通过看、听、触摸的方式判断其是否出现故障;还可以利用传感器等仪器对设备多种状态数据进行采集, 如振动信号、温度变化信号、加速度及位移信号等, 然后分析采集到的信号, 判断设备运行状态。 (1) 现场观察:就是依据设备的运行状态进行分析判断, 如可以通过电机或者发动机运转的响声, 轴承温度的变化进行故障的预测;或者通过观察螺栓、螺帽等是否松动, 油液是否有泄漏, 或者设备运转动作是否失灵等状况来判断机械零部件是否有损坏。 (2) 性能检测:可以通过对机电设备的使用投入与产出比进行统计检测, 如果相同的投入时产出下降, 则说明设备运行效率下降, 有时电机效率、轴承转速也可以通过运用出矿量以及运矿量进行判别。

1.2 故障诊断技术分类

机械设备故障诊断技术有很多种, 对于矿山机电设备来说, 不仅要振动、冲击矿物粉尘等地下工作环境以外, 还要考虑到设备工作范围小以及维修难度大等特点, 选择合适的检测仪器。因此, 对于机电设备的故障诊断要根据设备运行的具体情况确定有针对性的处理方案, 采取切实有效的技术措施。常用的诊断方法分为以下几类。

(1) 温度诊断。矿山机电设备在发生故障时, 温度常常变化异常, 一些有损伤的零件, 其温度往往是在发生故障之前就会有明显的升高。技术人员收集到各种不同机件的温度然后做成图表, 操作人员根据温度图表的变化判断出现故障的零件, 并及时发出警报。

(2) 振动监测:振动监测可以划分为简易诊断仪和精密诊断系统, 主要适用于预防性监测。简易诊断仪通常是采用便于携带的振动仪, 通过将设备运行振动信号放大判断其是否运行正常。精密诊断系统, 可以定期对某些设备进行检测, 通过将机电设备振动信号通过显示装置或者控制器经过计算机对数据进行分析, 然后查找故障发生原因以及故障发生部位。

(3) 铁谱分析:铁谱检测仪器主要有颗粒定量仪。就是让带有磨屑的润滑油经过具有高强度的磁场, 然后将磨屑从中吸出最后支撑谱片, 根据谱片来判断设备的运行状态。

2 矿山机电设备中故障检测技术应用

2.1 用于矿井提升机的故障检测

矿井提升机主要负责人员以及设备材料的运送, 其运行状况不仅能够影响矿山的生产情况, 还与工作人员的人身安全密切相关。双筒矿井提升机经常出现松绳状况, 根据这种情况可以自制松绳监测装置避免故障的发生。就是在双筒提升机天轮一侧安装小磁钢, 然后将霍尔传感器测量天轮转速, 正常情况时, 传感器测量的脉冲数量相同, 当松绳时, 检测装置可以检测出相应的行程差距, 当检测到的差距到达一定程度时检测装置会发生报警信号, 当检测到的差距超过保护值时, 提升机自动刹车。

2.2 用于采煤机的故障检测

近年来, 为了提高采煤机检测水平, 我国将“电牵引采煤机工况检测及故障诊断系统”纳入到了科技攻关计划。包括: (1) 变频器通信单元, 有独立的显示屏可以显示采煤机速度、变频器电压以及电流等工况参数, 该单元可以将检测信号传输到检测中心, 然后进行处理, 以图文形式显示处理。 (2) 工况检测及故障诊断单元, 将其嵌入到计算机内, 然后与控制中心相连, 当系统检测到有故障信息时电脑屏幕显示故障情况, 然后向控制中心发出信号, 最后控制中心进行相应的操作。 (3) 检测显示单元, 包括显示屏和电路, 不仅可以显示采煤机工况参数和状态, 还可以显示采煤机故障诊断情况。

2.3 用于通风机的故障检测

我国关于通风机的故障检测装置很少, 比较典型的检测装置是煤炭科学总院的重庆分院的FJZ型矿井主风机在线监测和故障诊断仪以及由江西煤炭工业制造研究所研制的KF—CA型号的通风机集中检测仪。故障检测的主要过程是:首先发出指令, 然后诊断仪进行诊断, 第三步处理器进行分析检测, 第四步定时器进行时限规定最后将诊断结果高速输入、输出。以此完成通风机的故障检测。

2.4 用于电动机的故障检测

随着科学技术的发展, 现代信号处理技术以及人工智能技术的应用, 矿井高压异步电动机故障诊断技术也随之得到进一步的发展。其诊断方法有: (1) 局部放电检测。高压异步电动机的定子出现故障时, 常常会伴随放电现象, 因此可以利用检测定子电流中的电流互感器以及高频检测仪检测放电强度诊断出定子故障。 (2) 电流高次谐波检测。定子绕组故障会造成定子电流高次谐波不断增加, 从而造成定子绕组匝之间短路, 因此可以通过检测定子电流高次谐波的变化情况进行故障诊断。 (3) 磁通检测。通常情况下, 电机发生故障会造成内部磁通的径向与横向分量发生变化, 可以通过检测两个方向磁通量的变化情况进行定子的故障诊断。

3 结语

煤矿机电设备的故障诊断对设备的维护与检修具有非常重要的意义, 维修人员可以在短期内找到故障源头, 并及时作出故障排除, 防止事故的发生。不仅能够延长设备的使用寿命、减少设备运行与维修成本还能够大大提高设备的使用效率, 提高煤矿企业整体效益。

摘要：本文首先介绍了矿山机电设备故障采集方法及诊断方法, 然后针对矿山几种常见的机电设备进行故障诊断分析。

关键词：矿山机电设备,故障诊断

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