煤礦機(jī)電設(shè)備安全中的故障檢測診斷技術(shù)

【摘 要】隨著科技水平的不斷進(jìn)步，煤礦行業(yè)的自動化水平也越來越高，機(jī)電設(shè)備在現(xiàn)代礦山生產(chǎn)和建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用與普及。為此，如何提高機(jī)電設(shè)備的維護(hù)管理水平，保證機(jī)電設(shè)備能始終處于良好和安全的運(yùn)行狀態(tài)，并盡量減少和避免故障的發(fā)生，已成為了當(dāng)前機(jī)電設(shè)備管理的主要任務(wù)。其中，故障檢測診斷技術(shù)是提高煤礦機(jī)電設(shè)備安全性、可靠性的一個極為重要與有效的措施。

【關(guān)鍵字】煤礦；機(jī)電設(shè)備；故障；檢測診斷

故障檢測診斷技術(shù)是一項集合了信息技術(shù)、傳導(dǎo)技術(shù)和電腦技術(shù)等多個領(lǐng)域為一體的先進(jìn)技術(shù)手段，近年來在煤礦行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用與普及。當(dāng)前現(xiàn)代化礦井，已然形成了一礦一面和一條生產(chǎn)線的強(qiáng)化集中生產(chǎn)模式，機(jī)電設(shè)備的自動化、大型化和重載化程度也不斷提高。為提高煤礦企業(yè)的設(shè)備管理水平，并更好的確保礦山設(shè)備的安全運(yùn)行，迫切需要加強(qiáng)故障診斷技術(shù)的研究與應(yīng)用。本文結(jié)合工作實際，從故障檢測診斷技術(shù)的特點出發(fā)，并就故障檢測診斷技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備安全中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探討。

一、故障檢測診斷技術(shù)的特點

隨著現(xiàn)代化的維修理論、工藝?yán)碚?、基礎(chǔ)學(xué)科理論和檢查技術(shù)的發(fā)展，故障檢測診斷技術(shù)也不斷得以完善。它最主要有以下幾方面的特點：

1、技術(shù)的復(fù)合性

機(jī)電設(shè)備的診斷和維修，涉及到了動力學(xué)、摩擦學(xué)、物理學(xué)等多種學(xué)科領(lǐng)域，并包含了自動化應(yīng)用、機(jī)械制造、液壓機(jī)器應(yīng)用等多方面知識體系，因此故障診斷技術(shù)是一門綜合性的學(xué)科，在實際應(yīng)用中需要經(jīng)驗豐富，而且知識面廣。

2、明確的目的性

故障檢測診斷技術(shù)具有明確的目的性，就是及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過程中的故障，并運(yùn)用相關(guān)的技術(shù)，對故障進(jìn)行準(zhǔn)確的定位與分析，進(jìn)而制定出相應(yīng)合理的維修方案，以確保生產(chǎn)的安全與順利。

3、實踐性與理論并重

故障檢測診斷技術(shù)，不僅具有廣泛的理論基礎(chǔ)，而且能切實應(yīng)用于生產(chǎn)實踐當(dāng)中，在診斷和處理結(jié)果出來后，能迅速完成由理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化。

二、煤礦機(jī)電設(shè)備安全中故障檢測診斷技術(shù)的應(yīng)用

1、礦井提升機(jī)檢測和故障診斷

礦井提升設(shè)備是煤礦生產(chǎn)中用于升降人員、提升物料和下放材料的大型機(jī)械設(shè)備，也是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工作相連接的紐帶。礦井提升機(jī)能否安全運(yùn)行，將對礦山生產(chǎn)和建設(shè)的正常造成直接影響，甚至有可能威脅到工作人員的生命安全，其重要性不容忽視。

礦井提升機(jī)的故障可分為硬故障和軟故障這兩類。硬故障主要指提升機(jī)中一些特定的參數(shù)出現(xiàn)了超限的表現(xiàn)，這一類故障可通過對保護(hù)裝置的設(shè)置來進(jìn)行解決；軟故障則要通過多種工況參數(shù)的測試，并經(jīng)過對相關(guān)數(shù)據(jù)的分析和處理才能得以診斷，而且因為軟故障對工況參數(shù)的變量牽涉較多，往往導(dǎo)致對其無法進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。但是軟故障卻通常是硬故障發(fā)生的前提與預(yù)兆，因此加強(qiáng)對提升機(jī)軟故障的及時預(yù)報和診斷是非常重要的。

目前，為了保證提升機(jī)的安全、正常的運(yùn)行，我國開展了大量的研究工作，取得了一定的成績，并針對性的開發(fā)出了相應(yīng)提升機(jī)的檢測和故障診斷裝置。例如ASCC型全數(shù)字提升機(jī)控制系統(tǒng)、KJ46性礦井提升機(jī)檢測診斷裝置等等，都具備了對礦井提升機(jī)運(yùn)行參數(shù)的檢測和故障診斷的功能，并同時包含了超速保護(hù)、制動失靈保護(hù)和過卷保護(hù)等方面的作用，在實際工作中取得了較好的效果。

2、采煤機(jī)檢測和故障診斷

采煤機(jī)是一個集機(jī)械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng)。因煤礦井下工作環(huán)境惡劣而且復(fù)雜，如果采煤機(jī)出現(xiàn)故障將容易導(dǎo)致整個采煤工作的中斷，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著當(dāng)前煤礦工業(yè)的發(fā)展，采煤機(jī)功能越來越多，且自身的結(jié)構(gòu)和組成愈發(fā)復(fù)雜，導(dǎo)致故障發(fā)生的原因也隨之復(fù)雜化。同國外先進(jìn)的采煤機(jī)比較，國產(chǎn)的采煤機(jī)在故障檢測診斷技術(shù)方面還相對落后，主要表現(xiàn)在檢測參數(shù)的缺少和檢測范圍的不全面，并且無故障診斷功能。

為徹底改變國產(chǎn)采煤機(jī)無故障診斷功能和檢測水平低的現(xiàn)狀，原煤炭部將“采煤機(jī)工況檢測及故障診斷系統(tǒng)”的研制列入了“九五”重點科技攻關(guān)計劃當(dāng)中。該故障檢測診斷系統(tǒng)主要包括了機(jī)身外圍檢測單元、左右搖臂檢測單元、變頻器通信單元、工況檢測及故障診斷單元、高壓控制箱檢測單元、檢測顯示單元這六個單元，在當(dāng)前已取得了較為顯著的成效。

3、通風(fēng)機(jī)檢測和故障診斷

當(dāng)前應(yīng)用于礦井通風(fēng)機(jī)的故障檢測診斷的裝置較少，主要包括了FJZ型礦井主風(fēng)機(jī)監(jiān)測與故障診斷儀、KFC—A型通風(fēng)機(jī)集中檢測儀等裝置。FJZ型礦井主風(fēng)機(jī)監(jiān)測與故障診斷儀是以8098單片機(jī)作為核心的通風(fēng)機(jī)檢測與故障診斷系統(tǒng)，并實現(xiàn)了主風(fēng)機(jī)的機(jī)械故障診斷和在線監(jiān)測的一體化。該系統(tǒng)的主要功能包括了：

（1）實時檢測功能。包括了對風(fēng)量、負(fù)壓、風(fēng)機(jī)振動烈度、軸溫、通風(fēng)機(jī)電流、軸心規(guī)矩等的檢測。

（2）智能診斷功能。指利用了主機(jī)內(nèi)自帶的專家系統(tǒng)，對通風(fēng)機(jī)常見機(jī)械故障進(jìn)行診斷。

（3）報警和打印功能。根據(jù)工作實際，對通風(fēng)機(jī)的各種參數(shù)值進(jìn)行報警設(shè)置，超過設(shè)計限制即會進(jìn)行自動報警并進(jìn)行打印記錄。

4、高壓異步電動機(jī)檢測和故障診斷

高壓異步電動機(jī)在礦山生產(chǎn)與建設(shè)中，起著非常重要的作用。其故障的發(fā)生，不僅會給礦山企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失，還會影響到正常的生產(chǎn)與運(yùn)營。隨著當(dāng)前信號處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，異步電動機(jī)的故障檢測診斷技術(shù)也得到了極大的突破，并已取得了良好的效果。當(dāng)前高壓異步電動機(jī)故障常見的檢測與診斷方法包括了局部放電檢測、電流高次諧波檢測和磁通檢測這三種。

局部放電檢測是利用檢測定子電流的高頻檢測儀和電流互感器，或者通過帶通濾波器和射頻天線檢測局放脈沖，以辨別各種局放源來對定子的不同故障進(jìn)行診斷；電流高次諧波檢測則是利用定子電流的不平衡現(xiàn)象，檢測異步電動機(jī)的定子繞組故障；磁通檢測是檢測電機(jī)內(nèi)部磁通在切向和徑向上分量的變化，進(jìn)而判定定子故障的方法，這種方法在當(dāng)前高壓電機(jī)的多種故障檢測中得到了較為廣泛應(yīng)用，但由于需要磁通檢測儀器，不方便使用，對弱信號也不易被檢測。

總 結(jié)

我國煤礦行業(yè)因為各種因素，機(jī)電設(shè)備故障檢測診斷技術(shù)仍處于較為簡單的階段，推廣應(yīng)用都并不廣泛，在技術(shù)開發(fā)和研究工作的投入力度上還有待加強(qiáng)。同時，還應(yīng)加強(qiáng)與各個行業(yè)間故障檢測診斷技術(shù)的交流與合作，并進(jìn)行新技術(shù)的推廣與應(yīng)用，使煤礦機(jī)電設(shè)備的安全性、可靠性得到進(jìn)一步提高。

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