淺談礦山機(jī)電設(shè)備故障的檢測技術(shù)

【摘 要】隨著我國采礦業(yè)的不斷發(fā)展，采礦業(yè)自動化程度的不斷提高，礦山機(jī)電設(shè)備得到了越來越廣泛的應(yīng)用，這時機(jī)電設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行就顯得尤為重要，否則將有可能造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡或惡劣的社會影響。因此，對礦工機(jī)電設(shè)備的工況進(jìn)行科學(xué)檢測，對其可能出現(xiàn)的故障及其發(fā)展趨勢進(jìn)行科學(xué)的診斷和預(yù)防控制就顯得尤為重要。對此，本文將對礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢測技術(shù)進(jìn)行探討，旨在改善礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率，確保其安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】礦山機(jī)電設(shè)備；故障；檢測技術(shù)；故障診斷

引言

隨著礦山機(jī)電設(shè)備在采礦企業(yè)中應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，要想保證它們在生產(chǎn)中作用與職能的充分發(fā)揮，就必須做好礦山機(jī)電設(shè)備的檢測、保養(yǎng)以及維修工作，在降低設(shè)備故障發(fā)生率的同時，延長礦山機(jī)電設(shè)備的使用壽命，使其能夠為企業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。但是，我國礦山機(jī)電設(shè)備的維修主要還是沿用了傳統(tǒng)的故障檢測技術(shù)和維修方法，與發(fā)達(dá)國家存在著比較大的差距。同時，隨著礦山機(jī)電設(shè)備類型和工作性能的不斷提高，礦山設(shè)備重型化、自動化、大型化的趨勢不斷加強(qiáng)，其內(nèi)部構(gòu)造和工作原理也日趨復(fù)雜，這就使得傳統(tǒng)的故障檢修技術(shù)和方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)前采礦企業(yè)的發(fā)展需要。而現(xiàn)代故障診斷技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用，能夠有效提高設(shè)備故障檢測的效率和準(zhǔn)確性，做到對設(shè)備潛在故障的及時排查，并采取有針對性的維護(hù)措施，這對提高礦山設(shè)備的管理水平、確保礦山設(shè)備的安全運(yùn)行顯然是非常有幫助的。

1.礦井提升機(jī)設(shè)備的故障檢測與診斷

提升機(jī)是礦山機(jī)電設(shè)備中最常見、使用最頻繁的設(shè)備之一，其主要作用和職能是對材料、礦石，煤炭和工作人員的升降，因此它與礦山企業(yè)的正常生產(chǎn)和工作人員的生命安全息息相關(guān)。提升機(jī)最容易出現(xiàn)的故障就是松繩故障，一旦發(fā)生其危害性是非常重大的，有可能會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡。

目前，比較先進(jìn)、高效、簡單的松繩監(jiān)測裝置，主要包括霍爾傳感器、單片機(jī)兩部分，工作原理是：在提升機(jī)天輪上逐個安裝小磁鋼，并將霍爾傳感器安裝在最合理的位置，進(jìn)而實現(xiàn)對提升機(jī)天輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效檢測。提升機(jī)在正常工作狀態(tài)下，也就是不會出現(xiàn)松繩故障時，提升機(jī)天輪的運(yùn)轉(zhuǎn)速度是保持不變的，霍爾傳感器測算出來的計數(shù)脈沖個數(shù)也并無差異，所以單片機(jī)得出的天輪行程差為零。而當(dāng)?shù)V用提升機(jī)的鋼絲存在松繩隱患時，提升機(jī)的兩個天輪行程會出現(xiàn)不同程度的差異，這時單片機(jī)能夠?qū)蓚€天輪的行程差進(jìn)行快速的計算，當(dāng)其達(dá)到預(yù)警值后會及時發(fā)出報警信號。當(dāng)保護(hù)值和行程差一致時，該裝置會及時發(fā)出對提升機(jī)設(shè)備的控制信號，使提升機(jī)能夠及時剎車并停止運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而確保提升機(jī)周邊環(huán)境的安全。

2.礦用通風(fēng)機(jī)的故障檢測與診斷

目前，市場上針對礦用通風(fēng)機(jī)的故障檢測與診斷的技術(shù)還不是很多，但是針對通風(fēng)機(jī)的故障檢測與排除卻是十分重要的，它在很大程度上決定了礦工以及管理人員的身體健康。在現(xiàn)階段，礦山企業(yè)可以選擇KF－CA型號的通風(fēng)機(jī)集中檢測儀或者FJZ型號礦井通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測和故障診斷儀，二者在通風(fēng)機(jī)的故障檢測方面都是非常先進(jìn)的，具有高效、豐富的指令系統(tǒng)，如16位的定時器、18位的中央處理器、16位的監(jiān)視定時器以及高速的數(shù)據(jù)傳輸接口等，其檢測與診斷的基本原理為：發(fā)出指令→診斷儀實施診斷→處理器進(jìn)行檢測分析→定時器進(jìn)行時間限定→診斷結(jié)果的高速輸入與輸出→完成診斷。

3.采煤機(jī)的故障診斷與工況檢測

眾所周知，我國以前自主研發(fā)的采煤機(jī)存在檢測質(zhì)量差、故障檢測水平低下、診斷功能不系統(tǒng)等缺陷，但隨著電牽引采煤機(jī)工況檢測及故障診斷系統(tǒng)的研制成功，已經(jīng)得到了很大的改善，該故障檢測診斷系統(tǒng)主要包括以下三個單元：

3.1 故障診斷與工況檢測單元

該單元通過Windows操作系統(tǒng)與微型計算機(jī)相連，并實現(xiàn)了與采煤機(jī)控制中心的接點通信，當(dāng)該單元檢測到設(shè)備故障時，會在第一時間在屏幕上顯示采煤機(jī)故障的類型，并同時向采煤機(jī)的控制中心發(fā)出報警信號，這時控制中心可以及時采取相應(yīng)的控制措施。

3.2 變頻器通信單元

該系統(tǒng)的變頻器通信單元擁有獨(dú)立的液晶顯示屏，可實現(xiàn)對27個工況參數(shù)的檢測，如采煤機(jī)的變頻器輸入電壓、電流、牽引速度等參數(shù)；此外，該單元還擁有多種保護(hù)功能，例如過壓或欠壓保護(hù)、過載保護(hù)、溫度保護(hù)、過流保護(hù)等。該單元的主要作用和職能就是將檢測信號準(zhǔn)確、及時傳送到故障診斷與工況檢測中心，由檢測中心對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終實現(xiàn)集中顯示。

3.3 檢測顯示單元

該系統(tǒng)的顯示單元主要包括一塊液晶彩色顯示屏和相關(guān)的組成電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對采煤機(jī)運(yùn)行狀況報警、操作狀態(tài)的提示、故障檢測結(jié)果以及所有工況檢測參數(shù)等內(nèi)容的顯示。

4.高壓異步電動機(jī)的故障檢測與診斷

高壓異步電動機(jī)在礦山機(jī)電設(shè)備中得到了大量而廣泛的應(yīng)用，例如水泵、提升機(jī)、壓風(fēng)機(jī)等設(shè)備大部分都是使用的6kv的高壓異步電動機(jī)進(jìn)行牽引，由于設(shè)備在運(yùn)行過程中會受到機(jī)械磨損、絕緣老化等因素的影響，因此高壓異步電動機(jī)的故障時有發(fā)生，有時不僅會影響到采礦企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時還會造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，因此需要引起設(shè)備管理人員的足夠重視。在高壓異步電動機(jī)的故障檢測與診斷工程中，工作人員要重視人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)的應(yīng)用，這樣才能有效提高設(shè)備故障檢測的準(zhǔn)確性。針對高壓異步電動機(jī)的故障檢測與診斷技術(shù)主要有：

4.1 局部放電檢測

研究發(fā)現(xiàn)，高壓電動機(jī)定子側(cè)的許多電氣故障都呈現(xiàn)出放電現(xiàn)象加劇的趨勢，而且放電現(xiàn)象與電機(jī)的絕緣剩余壽命有。通過高頻檢測儀和CT，或通過射頻天線和帶通濾波器檢測局放脈沖，可辨別各種局放源以診斷定子的不同故障。

4.2 磁通檢測

電機(jī)的定子故障會使內(nèi)部磁通在切向和徑向上的分量產(chǎn)生改變，因此可以對其兩個分量的磁通變化情況進(jìn)行檢測，這樣就可對定子故障進(jìn)行診斷。這種方法雖然在高壓電機(jī)的定子側(cè)的多種故障檢測中得到了很好的應(yīng)用，但是必須配備專業(yè)的磁通檢測儀器，使用起來不是很方便，并且隊員較弱信號的檢測效果較差。

5.結(jié)語

綜上所述，礦山機(jī)電設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行是至關(guān)重要的，對其故障的檢測和相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用需要引起設(shè)備管理人員的足夠重視，并多加強(qiáng)對相關(guān)工作人員在專業(yè)知識、安全意識等方面的教育和培訓(xùn)，構(gòu)建健全、完善的礦山設(shè)備故障檢測診斷機(jī)制，及時完善相關(guān)管理制度和規(guī)范，這樣才能維持礦山機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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