礦山大型電氣設(shè)備中諧波診斷技術(shù)應用分析

白 偉

（運城職業(yè)技術(shù)大學， 山西 運城 044000）

0 引言

基于礦用大型機電設(shè)備實際作用進行分析， 結(jié)合傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)帶有的局限性， 進而針對故障診斷技術(shù)做好對應的分析與處理，提出諧波故障診斷技術(shù)，確保在礦山大型電氣設(shè)備之中加以應用。 這樣的研究突破傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)的束縛，對礦山的安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 諧波故障診斷技術(shù)

諧波屬于周期電氣量正弦分量， 頻率屬于基波頻率整數(shù)倍。 在實際的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為了減少生產(chǎn)成本，確保電氣設(shè)備穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，就出現(xiàn)了諧波診斷技術(shù)。這一技術(shù)的應用不需要停止、拆分和接觸設(shè)備就能診斷設(shè)備，基本原理在于：結(jié)合電流法與諧波分析法，通過電流諧波來對電氣設(shè)備的劣化狀態(tài)進行診斷， 在電氣設(shè)備正常運行狀態(tài)不受影響，在不破壞設(shè)備附近狀態(tài)平衡的基礎(chǔ)上，就可以針對設(shè)備是否出現(xiàn)劣化以及劣化等級進行檢測診斷。同時，量化施加在機械設(shè)備上的壓力、機器故障以及劣化程度，實現(xiàn)對機器可靠性與性能的預測診斷分析。 一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常情況，就可以及時進行識別與評價，提出合理的維修策略[1]。

2 礦山電氣設(shè)備的PHM 系統(tǒng)需求

結(jié)合礦山大型電器設(shè)備工作環(huán)境、故障部位、運行要求，設(shè)計能夠匹配電氣設(shè)備故障檢測的PHM 系統(tǒng)[2]。 PHM系統(tǒng)本身需要擁有相應的功能：①信號采集，連續(xù)采集設(shè)備故障檢測需要的性能要素；②處理干擾因素，利用諧波故障診斷法，只需對諧波要素進行檢測，過濾間諧波、噪聲等干擾因素，就可以確保諧波信號檢測的準確性，保證檢測結(jié)果達到要求；③故障檢測，基于設(shè)備故障診斷技術(shù)準確地診斷設(shè)備故障的類型和等級；④數(shù)據(jù)存儲，基于準則做好采集數(shù)據(jù)的劃分保存， 及時調(diào)整數(shù)據(jù)； ⑤故障預測，基于特定算法做好數(shù)據(jù)響應的預測處理；⑥狀態(tài)判斷功能，按照采集的性能數(shù)據(jù)，結(jié)合診斷技術(shù)對系統(tǒng)檢測的電氣設(shè)備健康狀態(tài)做出合理的判斷； ⑦制定維修方案，基于預測的狀態(tài)結(jié)果，搭配單向性能數(shù)據(jù)結(jié)果的分析，獲取結(jié)論顯示以及相應的預警。

3 礦山大型電氣設(shè)備中諧波診斷技術(shù)PHM體系的應用

3.1 現(xiàn)場檢測

基于上述的功能分析，在礦山之中應用基于諧波故障診斷技術(shù)的電氣設(shè)備故障診斷器，現(xiàn)場檢測示意圖見圖1。

圖1 現(xiàn)場檢測示意圖Fig.1 Schematic diagram of field inspection

在實際的應用過程中，步驟主要包含：①通過諧波檢測儀進行諧波信號的檢測； ②做好諧波信號的預處理分析，獲取準確的諧波參數(shù)；③記錄并存儲諧波參數(shù)，做好相應的預測分析；④對比專家數(shù)據(jù)庫，獲取設(shè)備狀態(tài)報告。

3.2 診斷報告

基于諧波診斷技術(shù)的PHM 體系，進行針對性的故障診斷。 在具體的診斷過程中，以電機軸承測試進行分析。 針對電機軸承測試診斷報告，具體見表1。

通過報告分析， 發(fā)現(xiàn)馬達部因為高溫振動和負載變動引起的校準變化影響，會出現(xiàn)異常振動。通過對于軸承拆卸， 反負載軸承屬于雙列滾珠軸承，因為檢修時的疏忽，僅僅是針對一列滾珠進行了潤滑油的添加，另外一些沒有潤滑，導致電機溫度上升。不過負載端軸承沒有出現(xiàn)問題[3]。

表1 高次諧波智能劣化診斷結(jié)果Tab.1 Diagnostic results of intelligent degradation of high order harmonics

基于診斷報告，需要做好電機維修工作，及時更換反負載端軸承。并且，因為皮帶檢查中存在嚴重跑偏的問題，所以要一起調(diào)整。 通過維修調(diào)整之后，具體見表2。

通過表1 與表2 的比較， 馬達部軸承狀態(tài)從B2 提升到B1， 負載部的回轉(zhuǎn)軸異常一欄直接上升到A。 這就表示，在經(jīng)過維修后設(shè)備的健康狀態(tài)有所提升，診斷結(jié)果也和實際情況匹配。但是考慮到測試之中同一設(shè)備在不同報告之中還存在差異性，所以后續(xù)要開展至少3 組數(shù)據(jù)的測試，直至出現(xiàn)穩(wěn)定報告為止[4]。

表2 調(diào)整之后高次諧波智能劣化診斷結(jié)果Tab.2 Diagnostic results of intelligent degradation of high order harmonics after adjustment

4 結(jié)束語

本文主要就礦山大型電氣設(shè)備之中基于諧波診斷技術(shù)的PHM 體系應用進行分析，并且通過具體的診斷報告呈現(xiàn)諧波診斷技術(shù)的優(yōu)點，希望能對今后的應用與研究提供良好的基礎(chǔ)條件。