礦山井下機(jī)電設(shè)備電氣線路故障分析及檢測(cè)方法

賈小瓊

摘要：機(jī)電設(shè)備電氣線路的正常運(yùn)行對(duì)礦山生產(chǎn)系統(tǒng)有著重要的作用。針對(duì)礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)中，機(jī)電設(shè)備常見的電氣線路故障進(jìn)行了分析總結(jié)，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)井下這一特殊的環(huán)境，提出了合理的故障診斷策略及檢測(cè)方法步驟，為礦山機(jī)電設(shè)備的安全可靠運(yùn)行及保障礦山企業(yè)，安全高效生產(chǎn)提供有用的參考價(jià)值和建議。

關(guān)鍵詞：井下機(jī)電設(shè)備;電氣線路;故障;檢測(cè)

0 引言

隨著科技水平的不斷提高，各式各樣的新技術(shù)、新型機(jī)電設(shè)備不斷應(yīng)用到礦山綜合生產(chǎn)系統(tǒng)中，礦井機(jī)械自動(dòng)化程度得到了大幅提高，礦山企業(yè)機(jī)電設(shè)備也不斷更新?lián)Q代。礦山生產(chǎn)系統(tǒng)涉及大量的機(jī)電設(shè)備，都處于井下工作面的特殊生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)用中，所處環(huán)境較為惡劣，受到潮濕、大量粉塵的影響以及采掘引起的沖擊地壓載荷等等。因此，井下機(jī)電設(shè)備的安全可靠運(yùn)行是保障礦山企業(yè)安全高效生產(chǎn)的必要條件。隨著礦山機(jī)電設(shè)備功率越來越大，自動(dòng)化程度越來越高，設(shè)備的電氣線路也變得更加復(fù)雜，電器系統(tǒng)產(chǎn)生的故障如果不能及時(shí)進(jìn)行判斷和檢修，會(huì)極大的影響了機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行。因此，需針對(duì)礦山井下這一特殊環(huán)境，對(duì)機(jī)電設(shè)備電氣故障及維修檢測(cè)方法進(jìn)行全方位的研究是非常有必要的。

1 礦山機(jī)電設(shè)備電氣控制系統(tǒng)常見故障及原因探討

1.1 短路故障

最常見的故障即為電路短路，短路會(huì)造成整個(gè)電氣線路癱瘓，導(dǎo)致電器線路中電流過大，燒壞電氣線路中的機(jī)電設(shè)備，甚至引發(fā)火災(zāi)，發(fā)生安全事故，導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)停滯。引起井下線路發(fā)生短路故障的主要原因有：因井下特殊的環(huán)境電氣設(shè)備受潮或滲水造成絕緣低下而引起短路;電線絕緣老化或機(jī)械性損傷絕緣層;電流異常超出額定過大發(fā)熱破壞絕緣;導(dǎo)電性物品異常搭接等，短路會(huì)對(duì)整個(gè)電氣線路產(chǎn)生致命性的影響。短路通常表現(xiàn)為接地短路、三相短路、兩相短路或者變壓器內(nèi)線圈短路等。

1.2 斷路故障

機(jī)電設(shè)備線路的斷路故障也是常見故障之一，機(jī)電設(shè)備通過一段時(shí)間的運(yùn)行，由于設(shè)備某些固有的運(yùn)行特點(diǎn)、設(shè)備巡檢維修不到位或受外力的影響，電氣線路發(fā)生斷路故障，而造成機(jī)電設(shè)備不能正常工作（在某種情況下還會(huì)發(fā)生安全事故）。引起井下線路發(fā)生斷路故障的主要原因有：一是井下電氣線路長期受力不均（例如：井下豎井安裝的電纜長期受重力的影響，就容易發(fā)生斷線）;二是移動(dòng)機(jī)電設(shè)備線路受機(jī)械拉伸的影響（例如：帶電運(yùn)行的移動(dòng)設(shè)備電鏟的電纜運(yùn)行容易被拉斷而發(fā)生斷路）;三是線路氧化、機(jī)械振動(dòng)、井下放炮產(chǎn)生沖擊波等因素（例如：銅鋁結(jié)合的接線頭容易發(fā)生斷線;井下放礦震動(dòng)設(shè)備線路容易斷線;井下配電柜及照明線路等機(jī)電設(shè)備線路，容易受到井下放炮所產(chǎn)生的沖擊波影響，而發(fā)生電氣線路斷路故障）。

1.3 機(jī)電設(shè)備線路過載故障

機(jī)電設(shè)備過載是引發(fā)電氣線路常見故障之一，此故障是由于在完整的電路系統(tǒng)中通過機(jī)電設(shè)備的電流過大，并超過了設(shè)備的額定電流，使得機(jī)電設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行，若處理及時(shí)，減少相應(yīng)負(fù)載則會(huì)造成機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)效率降低，若處理較晚且不妥當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致電氣線路中的機(jī)電設(shè)備過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間較長，可能燒毀機(jī)電設(shè)備，導(dǎo)致重大火災(zāi)事故等，甚至導(dǎo)致整個(gè)電氣系統(tǒng)發(fā)生癱瘓。

1.4 電源缺相

電源缺相即在完整的電氣線路中，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，其三相電源中的一相熔斷了熔斷器或其他原因其中一相斷線，最終導(dǎo)致電機(jī)兩相運(yùn)行電流升高發(fā)熱，造成缺相故障，長時(shí)間運(yùn)行可能燒毀電機(jī)。電源缺相故障在電氣系統(tǒng)中較少出現(xiàn)，但也是極其關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。一旦電源發(fā)生缺相故障，會(huì)對(duì)整個(gè)電氣系統(tǒng)產(chǎn)生重大的安全隱患。

2 井下機(jī)電設(shè)備電氣檢測(cè)要求

2.1 機(jī)電設(shè)備檢測(cè)人員

首先必須具備井下電氣安全操作作業(yè)資格證，熟悉井下電氣安全技術(shù)操作規(guī)程，熟悉井下機(jī)電設(shè)備性能、結(jié)構(gòu)及電氣工作原理，能熟練掌握電氣檢測(cè)儀器儀表的使用，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備安裝線路圖熟悉，做到心中有數(shù)，才能做到機(jī)電設(shè)備電氣線路的檢測(cè)得心應(yīng)手。

2.2 確定好機(jī)電設(shè)備檢測(cè)部位

在熟悉機(jī)電設(shè)備電氣原理圖的情況下，才能有的放矢的對(duì)電器線路進(jìn)行檢測(cè)。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)一定要搞清楚該電器元件是需要帶電檢測(cè)或是不帶電檢測(cè)，應(yīng)防止因?yàn)楣收喜课粰z測(cè)不當(dāng)而導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞，尤其是要確保檢測(cè)人員的安全。

2.3 對(duì)機(jī)電設(shè)備故障的檢測(cè)要注重步驟

首先確定被檢測(cè)機(jī)電設(shè)備設(shè)施井下周圍環(huán)境是否安全，具不具備檢測(cè)條件（如：設(shè)備所在處有無塌方、冒頂、滲水等現(xiàn)象）;其次是要了解被檢測(cè)設(shè)備的故障現(xiàn)象，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)故障狀態(tài)，針對(duì)該機(jī)電設(shè)備設(shè)施擬定故障檢測(cè)工作計(jì)劃表（見表1）;再使用合適的檢測(cè)儀器儀表，按照故障檢測(cè)計(jì)劃表上的參數(shù)或狀態(tài)等標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備電氣原理，進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)判斷故障原因，并做好詳細(xì)記錄，以便以后能及時(shí)處理類似的機(jī)電設(shè)備設(shè)施電氣故障。

3 井下機(jī)電設(shè)備電氣故障檢測(cè)的應(yīng)用方法

機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障需要及時(shí)維護(hù)，為降低電氣線路故障的影響，必須及時(shí)進(jìn)行診斷，常用的故障診斷方法包括電阻、電壓法等。電阻、電壓法檢測(cè)電氣線路故障通過萬用表測(cè)量線路電阻或電壓，按電氣線路原理圖對(duì)檢測(cè)結(jié)果分析。線路出現(xiàn)斷路時(shí)，一般使用萬用表的電阻測(cè)量法來測(cè)試;線路出現(xiàn)短路時(shí)通常選用電壓檢測(cè)法，使用萬用表表筆與機(jī)電設(shè)備連接，確定線路故障范圍。下面就幾種比較適合井下的常見電氣故障檢測(cè)方法進(jìn)行討論。

3.1 電阻測(cè)量法

對(duì)于機(jī)電設(shè)備的電阻測(cè)量來說，具有廣泛性和普遍性，指根據(jù)電阻的變化情況，對(duì)斷路的具體位置進(jìn)行有效判定，在井下特殊環(huán)境中空氣潮濕萬用表電池容易電量不足或損壞，在實(shí)際應(yīng)用電阻測(cè)量方法前，應(yīng)對(duì)萬用表進(jìn)行校驗(yàn)，確保讀數(shù)準(zhǔn)確。同時(shí)，需要保證機(jī)電設(shè)備處于停滯狀態(tài)，徹底與電流進(jìn)行阻隔，避免由于電流運(yùn)行對(duì)電阻測(cè)量設(shè)備進(jìn)行損壞。在檢測(cè)過程中，需要根據(jù)電氣設(shè)備的實(shí)際情況，對(duì)測(cè)量量程進(jìn)行適當(dāng)選擇，可大致分為以下兩種電阻測(cè)量方式：

3.1.1 分階測(cè)量。

分階測(cè)量是通過對(duì)電路電阻值大小的判斷，進(jìn)一步對(duì)故障進(jìn)行確定，其實(shí)質(zhì)測(cè)量內(nèi)容與分段測(cè)量方法具有較強(qiáng)的類似性。在實(shí)際測(cè)量過程中，需要保證與電源徹底斷開，在此基礎(chǔ)上將機(jī)電設(shè)備的被測(cè)電路進(jìn)行有效隔離，并對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性測(cè)量，在已經(jīng)測(cè)出不同電路之間的電阻值后，需要根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)各階電阻值進(jìn)行有效對(duì)比，如果各個(gè)數(shù)值具有較強(qiáng)的相近性，或者與電路圖符合程度較高，則可有效表明機(jī)電設(shè)備中沒有出現(xiàn)電路連接狀態(tài)不佳，以及斷路等不良情況，但是，如果電阻值與其他電路電阻差距較大，則可判斷出機(jī)電設(shè)備電氣電路可能接觸不良或斷路的故障;若線圈等負(fù)載始終處于0值狀態(tài)，則線圈等負(fù)載處在短路狀態(tài)，必須采取相應(yīng)的整改措施。

3.1.2 分段測(cè)量。

分段測(cè)量是以電氣圖為依據(jù)，利用歐姆表對(duì)機(jī)電設(shè)備的電路進(jìn)行分段測(cè)量，更深地說，就是對(duì)電路中的各個(gè)關(guān)鍵位置點(diǎn)進(jìn)行斷路檢測(cè)，尋找其中存在的自然斷開點(diǎn)。在實(shí)際分段檢測(cè)過程中，將電路圖與機(jī)電設(shè)備電路電阻值進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，如果發(fā)現(xiàn)被測(cè)電阻值處于無窮大狀態(tài)時(shí)，可進(jìn)一步表明該段電路出現(xiàn)斷路故障，可將其深化到具體點(diǎn)位，繼而可找出故障點(diǎn)的具體位置。

3.2 電壓測(cè)量法

在實(shí)際機(jī)電設(shè)備電氣斷路故障檢測(cè)過程中，電壓測(cè)量法具有較高的使用頻率，同時(shí)，對(duì)檢測(cè)人員的專業(yè)技能要求也不高，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和有效性。其主要是利用電壓表，對(duì)機(jī)電設(shè)備內(nèi)電路兩端的電壓進(jìn)行有效檢測(cè)，從而對(duì)斷路位置加以確定。在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，需注意萬用表電壓檔位的準(zhǔn)確選擇，如知道被測(cè)電路電壓值，可以直接選擇合適電壓檔位，如不知道電路電壓值時(shí)需從最高電壓檔位向低檔位選擇電壓檔位，需要保證電路斷開位置始終處于閉合狀態(tài)，同時(shí)，還要加強(qiáng)與電源的連接，保證電流的連續(xù)特性。可將電壓檢測(cè)方式分為以下兩種常用形式：

3.2.1 分階檢測(cè)法。

具體的檢測(cè)方法是將電氣設(shè)備與萬用表的表筆進(jìn)行連接，并在電路一端將檢測(cè)裝置進(jìn)行固定，另一端需以電路圖為基準(zhǔn)，對(duì)線路的各個(gè)點(diǎn)的電壓值進(jìn)行有效測(cè)量，萬用表的作用是對(duì)檢測(cè)數(shù)值進(jìn)行有效讀取和表示，從而對(duì)故障位置進(jìn)行確定，如果測(cè)量出的電壓數(shù)值與電源電壓保持一致狀態(tài)，則表示不存在斷路故障情況，但是，如果被測(cè)點(diǎn)電壓值為0，則表示存在斷路故障，可通過對(duì)檢測(cè)裝置逐級(jí)移動(dòng)，進(jìn)一步縮小故障范圍，并確定故障點(diǎn)的實(shí)際位置。此種故障檢測(cè)方式能夠提高工作效率，縮短檢測(cè)時(shí)間，具有明顯的檢測(cè)效果。

3.2.2 對(duì)地電壓測(cè)量。

按照電路圖的實(shí)際節(jié)點(diǎn)位置安裝，與實(shí)際電路點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，確定電路點(diǎn)的實(shí)際位置，在此基礎(chǔ)上，對(duì)地電壓的斷路故障點(diǎn)進(jìn)行有效判斷，但是，此種電壓測(cè)量方式具有一定危險(xiǎn)性，因此，需要嚴(yán)格要求檢修人員做好安全保障措施，在對(duì)測(cè)量量程確定的同時(shí)確保其具有較強(qiáng)的科學(xué)性和合理性，對(duì)人身及設(shè)備安全起到一定保障作用。

3.3 跨接線檢測(cè)法

在實(shí)際電氣線路檢測(cè)中總結(jié)出來的方法，將一根絕緣良好的導(dǎo)線跨接在，認(rèn)為最可能出現(xiàn)斷路故障的部位進(jìn)行短接，當(dāng)跨接到某一點(diǎn)時(shí)，如果電路接通，說明故障點(diǎn)就在導(dǎo)線連接的兩點(diǎn)之間。

3.4 替換排除法

替代法也是在電氣線路故障檢測(cè)中總結(jié)出的實(shí)用方法，礦山井下特殊的環(huán)境機(jī)電設(shè)備在作業(yè)時(shí)要求效率要高，設(shè)備出現(xiàn)故障就要求快速處理，及時(shí)讓設(shè)備投入生產(chǎn)，在某些情況不能很好判斷電器元件的好壞時(shí)，可以將檢測(cè)合格的電器元件進(jìn)行替換，如設(shè)備功能恢復(fù)正常，說明替代點(diǎn)就是故障點(diǎn)，此方法簡便實(shí)用。

4 結(jié)語

井下機(jī)電設(shè)備的電氣線路的正常運(yùn)行對(duì)礦山綜合生產(chǎn)系統(tǒng)有著至關(guān)重要的作用，礦山在設(shè)計(jì)機(jī)電設(shè)備電氣線路時(shí)，應(yīng)參考常見故障原因，在設(shè)計(jì)源頭上控制故障的產(chǎn)生，盡量做到設(shè)備的本質(zhì)安全性。針對(duì)機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)的電氣線路故障，檢測(cè)要及時(shí)，處理解決方法也必須準(zhǔn)確，努力做到及時(shí)排除故障，確保機(jī)電設(shè)備盡快投入安全正常生產(chǎn)。

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