煤礦電機(jī)故障分析及預(yù)防措施

薛耀華

（大同煤礦集團(tuán)四老溝礦，山西大同 037003）

0 引言

隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，煤礦井下機(jī)械設(shè)備數(shù)量隨之增多，提高了煤礦生產(chǎn)效率。電機(jī)是煤礦的重要機(jī)電設(shè)備之一，被廣泛用于采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)以及掘進(jìn)機(jī)等機(jī)械設(shè)備中，是設(shè)備的主要驅(qū)動(dòng)裝置，其穩(wěn)定運(yùn)行是煤礦安全高產(chǎn)的有力保障［1］。在實(shí)際煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，受井下環(huán)境、人員操作、檢修維護(hù)等影響，設(shè)備電機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)故障，不僅增加了電機(jī)維修費(fèi)用，而且嚴(yán)重制約煤礦安全生產(chǎn)。對(duì)此，根據(jù)日常對(duì)電機(jī)的維修，總結(jié)出電機(jī)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(jī)常見(jiàn)故障和處理

1.1 啟動(dòng)故障

電機(jī)啟動(dòng)故障通常表現(xiàn)為在操作人員按下按鈕后，電機(jī)沒(méi)有任何反應(yīng)或啟動(dòng)瞬間又停止運(yùn)行。在實(shí)際生產(chǎn)中，如果遇到電機(jī)事故，檢修人員要首先判斷電機(jī)的上級(jí)電源或線纜是否有問(wèn)題，針對(duì)性地對(duì)上級(jí)電源、電纜進(jìn)行專項(xiàng)檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。如電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速低，這是由于上級(jí)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(jī)運(yùn)行后再進(jìn)行檢修［2］。

1.2 電壓故障

電機(jī)只有在額定電壓范圍內(nèi)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電壓過(guò)高會(huì)導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部電容燒損，影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)；電壓過(guò)低會(huì)導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)不到額定范圍。因此，電機(jī)在運(yùn)行時(shí)要確保電機(jī)的電壓在額定范圍內(nèi)，防止電機(jī)發(fā)生燒損及異響事故；同時(shí)檢修人員在日常的維護(hù)中還要定期對(duì)電機(jī)的參數(shù)及整定進(jìn)行查看，確保電機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)在設(shè)備容許范圍內(nèi)；并且還需對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)扇進(jìn)行觀察，確保風(fēng)扇運(yùn)行正常［3］。只有保證電機(jī)在正常電源范圍內(nèi)，才能延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。

1.3 燒損

由于井下電機(jī)常常處于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)的狀態(tài)，電機(jī)很容易發(fā)生燒損事故，這是由于長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度運(yùn)轉(zhuǎn)造成的溫度過(guò)高，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）當(dāng)一臺(tái)電機(jī)發(fā)生事故燒損后，工作人員沒(méi)有及時(shí)處理，造成另一臺(tái)電機(jī)過(guò)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)后，也發(fā)生電機(jī)燒損事故。

（2）為啟動(dòng)電機(jī)提供電壓的移動(dòng)變壓器輸出端電壓沒(méi)有設(shè)定在電機(jī)額定電壓±5%以內(nèi)，造成電機(jī)的實(shí)際電壓不在額定范圍內(nèi)，引起電機(jī)燒損或降速運(yùn)行事故［4］。

（3）檢修人員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承損壞，造成電機(jī)內(nèi)部的繞組線圈發(fā)生短路，引起電機(jī)燒損。

（4）機(jī)械設(shè)備頻繁啟動(dòng)或超載狀態(tài)下強(qiáng)行啟動(dòng)，導(dǎo)致電機(jī)供電電源不平衡，造成電機(jī)燒毀［5］。

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

（1）必須使用正規(guī)廠家生產(chǎn)的電機(jī)，在電機(jī)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(jī)修復(fù)完成后，要按照規(guī)程要求做好電機(jī)的漏電、溫度、三相空載電流以及絕緣試驗(yàn)。

（2）電機(jī)上級(jí)電源的開(kāi)關(guān)要安裝保護(hù)裝置，能夠在線路發(fā)生過(guò)載、過(guò)流、漏電、三相不平衡時(shí)及時(shí)斷電［6］。

（3）電機(jī)開(kāi)啟前要確保電機(jī)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(jī)電設(shè)備管理制度，執(zhí)行設(shè)備包機(jī)責(zé)任制度，對(duì)電機(jī)的操作人員定期進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)，使操作人員能夠按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行作業(yè)。

2 電機(jī)故障診斷方法

（1）當(dāng)電機(jī)發(fā)生故障后，檢修人員首先應(yīng)該對(duì)電機(jī)的溫度、異常震動(dòng)及聲音進(jìn)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(cè)儀對(duì)電機(jī)內(nèi)的配件進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)燒損區(qū)域，然后根據(jù)聲音和震動(dòng)具體找出電機(jī)故障的原因，檢修人員在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間培訓(xùn)后都會(huì)具備這些檢修經(jīng)驗(yàn)。此外，檢修人員也可以使用智能驗(yàn)電筆對(duì)電機(jī)內(nèi)的配件進(jìn)行逐一監(jiān)測(cè)，能夠準(zhǔn)確測(cè)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(hù)裝置在機(jī)電設(shè)備內(nèi)投用，電機(jī)在發(fā)生故障后，智能保護(hù)裝置能夠準(zhǔn)確判斷出故障原因并提示檢修人員進(jìn)行更換，電機(jī)故障的處理時(shí)間在不斷縮短。

（2）目前，中國(guó)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(jī)發(fā)生故障的類型傳遞到伺服機(jī)，伺服機(jī)經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)處理計(jì)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(jī)故障與征兆關(guān)系，并進(jìn)行分析，計(jì)算得出事故原因；遺傳算法診斷利用電機(jī)故障診斷技術(shù)將電機(jī)的故障信號(hào)全局檢控，調(diào)整優(yōu)化診斷過(guò)程，同時(shí)對(duì)電機(jī)參數(shù)反復(fù)試驗(yàn)，最終確定電機(jī)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(jī)設(shè)備數(shù)量多、分散性強(qiáng)，若采用傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)維護(hù)，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且監(jiān)測(cè)效率差，電機(jī)出現(xiàn)故障不能及時(shí)進(jìn)行處理，所以可對(duì)煤礦功率在100 kW的大型煤礦電機(jī)安裝集中監(jiān)控系統(tǒng)［8］。

（1）電機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)器、PLC控制器、信號(hào)發(fā)射器、故障自檢器、工業(yè)環(huán)網(wǎng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控室等部分組成，主要對(duì)電機(jī)油溫、噪聲、電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（2）當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)后，及時(shí)將故障信號(hào)傳輸至信號(hào)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(hào)后將指令發(fā)送至電機(jī)故障自檢器中，電機(jī)進(jìn)行故障自檢；同時(shí)，PLC 將故障信號(hào)傳輸至遠(yuǎn)程操控室的主機(jī)系統(tǒng)上，便于操作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，并發(fā)出警報(bào)。

3.2 加強(qiáng)檢修力度

檢修人員在維護(hù)時(shí)要對(duì)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)逐一校驗(yàn)，要對(duì)運(yùn)行中的電機(jī)參數(shù)進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)電機(jī)異常時(shí)及時(shí)檢查。在日常檢修時(shí)，不僅要對(duì)設(shè)備參數(shù)、外觀、軸承、溫度進(jìn)行檢查，還需對(duì)電機(jī)內(nèi)的接線端、觸頭、線路板、排線板進(jìn)行檢查，確保電機(jī)不會(huì)發(fā)生短路、三相不平衡、過(guò)壓、缺壓、過(guò)載及燒損事故。

3.3 對(duì)員工進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)

在日常生產(chǎn)中，技術(shù)人員要針對(duì)各工種進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)。專項(xiàng)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(shí)的經(jīng)驗(yàn)與能力。同時(shí)還需開(kāi)展技術(shù)交流會(huì)，每位員工將自己實(shí)際遇到的故障與處理方式進(jìn)行交流，共同提高員工的檢修能力。此外，開(kāi)展技術(shù)比武活動(dòng)，提高員工之間的競(jìng)爭(zhēng)力。

3.4 制定電機(jī)維護(hù)規(guī)章制度

加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備制度，建立電機(jī)臺(tái)賬，對(duì)每臺(tái)電機(jī)的安裝、使用時(shí)間、整定投入值、檢修時(shí)間等相關(guān)內(nèi)容逐一填寫，確保電機(jī)在發(fā)生故障后能夠準(zhǔn)確查出電機(jī)的相關(guān)內(nèi)容。制定設(shè)備包機(jī)制度，發(fā)生事故后責(zé)任需落在包機(jī)人。

3.5 建立電機(jī)故障預(yù)防機(jī)制

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

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)礦用設(shè)備電機(jī)常見(jiàn)故障原因進(jìn)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(guò)實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，采取預(yù)防措施后，該煤礦2019 年相比2018 年，全年煤礦電機(jī)故障率大大降低，由原來(lái)的21.4%降低至6.3%，全年可節(jié)約電機(jī)維修費(fèi)達(dá)42萬(wàn)元，大大提高了煤礦機(jī)械設(shè)備運(yùn)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(jì)效益。