礦業(yè)設(shè)備電氣故障快速定位與修復(fù)技術(shù)研究

張以華

（山東黃金歸來莊礦業(yè)有限公司，臨沂 273307）

隨著礦業(yè)設(shè)備的不斷發(fā)展和升級，電氣系統(tǒng)在整個(gè)設(shè)備中的地位愈發(fā)重要。電氣系統(tǒng)故障不僅會導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，還可能嚴(yán)重?fù)p害生產(chǎn)設(shè)備。因此，研究礦業(yè)設(shè)備電氣故障的快速定位與修復(fù)技術(shù)對于提高設(shè)備可靠性和降低維護(hù)成本具有重要意義。研究分析高效、準(zhǔn)確的電氣故障定位與修復(fù)技術(shù)，以滿足礦業(yè)生產(chǎn)中對設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性的要求。通過深入分析礦業(yè)設(shè)備電氣系統(tǒng)的常見故障，并結(jié)合先進(jìn)的電氣工程理論，提出一套適用于礦業(yè)環(huán)境的快速故障定位與修復(fù)方案。

1 礦業(yè)設(shè)備電氣系統(tǒng)故障類型及特點(diǎn)

1.1 故障類型

第一，短路故障。短路故障是電氣系統(tǒng)中常見的故障類型，可能由電纜磨損、設(shè)備過載等引起。這種故障容易導(dǎo)致設(shè)備損壞和生產(chǎn)中斷。第二，開路故障。開路故障是指電路中某個(gè)部分發(fā)生中斷，導(dǎo)致電流無法正常通過。開路故障可能由電纜斷裂、連接頭松動(dòng)等引起，影響設(shè)備的正常工作。第三，過載故障。過載故障通常發(fā)生在電氣設(shè)備長時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行的情況下，可能導(dǎo)致電氣設(shè)備過熱、損壞，進(jìn)而影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行[1]。第四，接地故障。接地故障是指電氣系統(tǒng)中的導(dǎo)體與大地或接地導(dǎo)體直接接觸導(dǎo)致的故障，可能造成設(shè)備漏電、觸電危險(xiǎn)等問題，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)火災(zāi)。

1.2 故障特點(diǎn)

第一，復(fù)雜性。礦業(yè)設(shè)備電氣系統(tǒng)通常由多個(gè)子系統(tǒng)組成，涉及眾多傳感器、執(zhí)行器和控制單元，因此故障的定位需要考慮多個(gè)因素，增加了故障診斷的復(fù)雜性。第二，隱蔽性。電氣系統(tǒng)故障往往表現(xiàn)為設(shè)備性能下降或不穩(wěn)定，使得故障難以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，需要采用先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備，以提高隱蔽故障的檢出率。第三，緊急性。礦業(yè)生產(chǎn)通常需要保持連續(xù)不斷的生產(chǎn)狀態(tài)，一旦發(fā)生電氣系統(tǒng)故障，需要迅速定位和修復(fù)，盡可能縮短生產(chǎn)中斷時(shí)間。

2 電氣故障分析與定位方法

2.1 儀器測試法

儀器測試法是指使用萬用表、示波器等測試儀器對電氣系統(tǒng)進(jìn)行測量，從而定位故障。這種方法具有直觀、實(shí)時(shí)的優(yōu)勢，能夠迅速發(fā)現(xiàn)電流、電壓等方面存在的異常。電流測試是儀器測試法的重要組成部分。技術(shù)人員使用萬用表或?qū)ｉT的電流測試儀器測量電路中的電流，檢查是否存在超出正常范圍的電流流動(dòng)。這種測試有助于識別過載、短路或其他可能導(dǎo)致設(shè)備故障的問題。電壓測試同樣不可或缺，通過測量電路中的電壓來檢查電力供應(yīng)是否穩(wěn)定和是否存在電壓波動(dòng)或斷路現(xiàn)象。除了電流測試儀器、電壓測試儀器之外，示波器在電氣故障的診斷中也扮演著重要角色。示波器能夠直觀顯示電壓和電流隨時(shí)間的變化，幫助技術(shù)人員觀察到電路中可能的瞬態(tài)異?；虿▌?dòng)。這種方法特別適用于難以通過傳統(tǒng)方法檢測到的間歇性故障[2]。通過示波器，技術(shù)人員能夠捕捉到短暫的電壓尖峰或電流浪涌。這些通常是由設(shè)備中的瞬態(tài)故障或設(shè)計(jì)缺陷引起的。為了更全面地進(jìn)行故障定位，結(jié)合儀器非常重要。例如，通過將萬用表用于電流和電壓的基本測試，然后使用示波器進(jìn)行更深入的分析，技術(shù)人員可以獲得更全面的故障信息。這種綜合方法不僅有助于快速定位故障，還能提高診斷的準(zhǔn)確性。

2.2 紅外熱成像法

紅外熱成像法是一種基于紅外輻射原理的非接觸性溫度檢測技術(shù)。通過使用紅外熱像儀，可以捕捉目標(biāo)表面的紅外輻射圖像，從而反映物體的溫度分布情況。在電氣系統(tǒng)中，電流、電阻等元件的運(yùn)行會產(chǎn)生一定的熱量，因此紅外熱像法可以有效判斷電氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和定位故障源。

紅外熱成像法在礦業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用涵蓋諸多方面。第一，設(shè)備健康監(jiān)測。定期使用紅外熱像儀對設(shè)備進(jìn)行檢測，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的溫度變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障跡象。第二，預(yù)防性維護(hù)。通過檢測電氣系統(tǒng)中異常的熱斑，可以預(yù)測潛在的故障并進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，降低設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)。第三，故障定位。當(dāng)電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，紅外熱成像法能夠快速準(zhǔn)確地定位到故障源，縮短故障排除的時(shí)間。

2.3 智能監(jiān)測系統(tǒng)

智能監(jiān)測系統(tǒng)是一種基于先進(jìn)傳感技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)，旨在對電氣系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析。通過在設(shè)備中部署各類傳感器，監(jiān)測電流、電壓、溫度等參數(shù)，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集大量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳輸?shù)街醒敕?wù)器或云平臺，經(jīng)過算法分析后，由智能監(jiān)測系統(tǒng)自動(dòng)識別電氣系統(tǒng)中的故障，并提供準(zhǔn)確的故障定位信息。

利用智能監(jiān)測系統(tǒng)分析電氣故障，主要有以下3步。第一，傳感器數(shù)據(jù)采集。通過布置在電纜接頭、電機(jī)、開關(guān)等處的傳感器，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集電流、電壓、溫度等數(shù)據(jù)。例如，電流傳感器可監(jiān)測電流的強(qiáng)度，電壓傳感器用于測量電壓，而溫度傳感器則能捕捉設(shè)備的表面溫度變化。多維度的數(shù)據(jù)采集有助于全面了解電氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)[3]。第二，數(shù)據(jù)傳輸與存儲。采集到的傳感器數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳送到中央服務(wù)器或云平臺進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲和管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)保證了數(shù)據(jù)的即時(shí)性和可遠(yuǎn)程訪問性，使得維護(hù)人員可以隨時(shí)隨地監(jiān)控電氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。這些數(shù)據(jù)的存儲不僅可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測，還為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供了豐富的歷史數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)的健康管理提供了有力支持。傳感器的部署允許在設(shè)備的關(guān)鍵位置實(shí)時(shí)監(jiān)測各種參數(shù)，包括電流、電壓、溫度等。這些傳感器能夠以高頻率采集數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)街醒氡O(jiān)控系統(tǒng)，為系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)提供詳細(xì)的信息。例如，電流傳感器可以檢測到電氣系統(tǒng)中電流的異常波動(dòng)，而溫度傳感器可以捕捉到設(shè)備過熱的跡象。通過多種傳感器的協(xié)同作用，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測設(shè)備的健康狀況。監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)故障實(shí)時(shí)監(jiān)測的關(guān)鍵組成部分。該系統(tǒng)接收傳感器采集的數(shù)據(jù)，并通過先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理[4]。一旦系統(tǒng)檢測到異常，如電流過載、溫度升高等，將立即觸發(fā)警報(bào)機(jī)制，以便第一時(shí)間通知運(yùn)維人員采取相應(yīng)措施。監(jiān)控系統(tǒng)還可以建立歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，用于分析設(shè)備長期運(yùn)行趨勢，預(yù)測可能的故障點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)更有效的預(yù)防性維護(hù)。第三，數(shù)據(jù)分析與識別。在數(shù)據(jù)傳輸與存儲之后，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法、人工智能等技術(shù)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，識別可能存在的故障。通過對數(shù)據(jù)的模式識別和異常檢測，系統(tǒng)能夠辨別出與正常工作狀態(tài)不符的模式，并識別出潛在的故障點(diǎn)。這種智能化的數(shù)據(jù)分析不僅提高了故障檢測的準(zhǔn)確性，還實(shí)現(xiàn)了對電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化健康監(jiān)測，從而為預(yù)防性維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

3 電氣故障修復(fù)技術(shù)研究

3.1 故障修復(fù)的基本原則

故障修復(fù)的基本原則在礦業(yè)設(shè)備的電氣系統(tǒng)維護(hù)中至關(guān)重要。第一，及時(shí)性原則。一旦發(fā)現(xiàn)電氣故障，必須迅速采取行動(dòng)，縮短生產(chǎn)中斷時(shí)間。第二，精準(zhǔn)性原則。通過準(zhǔn)確識別故障的類型和位置，可以避免對正常工作部件的無謂干預(yù)。第三，安全性原則。維護(hù)人員必須遵循相關(guān)安全規(guī)程，確保在修復(fù)過程中不會引發(fā)其他安全風(fēng)險(xiǎn)。第四，可追溯性原則。該原則是為了進(jìn)行事后分析和提升維護(hù)效率，記錄修復(fù)過程、使用的工具和所更換的零部件等信息。

3.2 快速故障修復(fù)的工具與設(shè)備

為實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確的故障修復(fù)，使用合適的工具和設(shè)備至關(guān)重要。常見的工具包括以下4 種。第一，多用途電表。用于測量電流、電壓、電阻等電氣參數(shù)，幫助識別故障的類型和位置。第二，紅外熱像儀。用于檢測設(shè)備表面的溫度分布，幫助定位電氣系統(tǒng)中的熱點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)潛在的故障源。第三，電氣工具包。包括扳手、螺絲刀、鉗子等基本工具，用于更換電氣元件和進(jìn)行簡單的維修工作。第四，故障診斷設(shè)備。包括故障診斷儀、示波器等專業(yè)設(shè)備，用于深入分析電氣系統(tǒng)的工作狀態(tài)，識別故障的原因。這些工具的合理使用可以提高維護(hù)人員的工作效率，縮短故障修復(fù)的時(shí)間。

3.3 修復(fù)過程中的安全性與效率

在電氣故障修復(fù)過程中，維護(hù)人員的安全是最為重要的考慮因素之一。在進(jìn)行修復(fù)操作之前，必須確保遵守所有的安全措施和規(guī)程。包括佩戴適當(dāng)?shù)膫€(gè)人防護(hù)裝備，如安全帽、護(hù)目鏡、絕緣手套等，以降低潛在的電擊和其他傷害風(fēng)險(xiǎn)。此外，應(yīng)當(dāng)提供培訓(xùn)和指導(dǎo)，使維護(hù)人員了解潛在的危險(xiǎn)，并能夠正確應(yīng)對突發(fā)情況。通過確保人員的安全，可以在修復(fù)過程中預(yù)防事故和傷害的發(fā)生。

為了保障維護(hù)人員的安全，修復(fù)過程中必須嚴(yán)格遵循安全規(guī)程，確保在操作區(qū)域內(nèi)設(shè)置明顯的警告標(biāo)志。在使用工具和設(shè)備時(shí)，應(yīng)該選擇符合安全標(biāo)準(zhǔn)的工具，并確保其處于良好的工作狀態(tài)。維護(hù)人員應(yīng)該接受相關(guān)培訓(xùn)，了解正確使用和操作工具的方法。此外，定期的工具和設(shè)備檢查維護(hù)也是確保安全性的關(guān)鍵步驟，以防止?jié)撛诘墓收虾褪鹿省?/p>

修復(fù)的效率直接影響設(shè)備的可用性和維護(hù)周期。為了提高修復(fù)效率，可以通過合理組織修復(fù)流程來減少不必要的步驟和延誤。定期的設(shè)備維護(hù)也是確保設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。合理利用現(xiàn)代工具和技術(shù)，如遠(yuǎn)程監(jiān)測和診斷系統(tǒng)，可以更迅速準(zhǔn)確地定位和解決電氣故障[5]。

4 結(jié)語

傳感器的廣泛應(yīng)用為系統(tǒng)提供了多源、全方位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用使得數(shù)據(jù)的傳輸和管理更加便捷高效，而智能監(jiān)測系統(tǒng)的建立使得故障的自動(dòng)識別成為可能。選擇合適的故障定位方法，如儀器測試法、紅外熱像法和智能監(jiān)測系統(tǒng)，可以根據(jù)具體情況靈活應(yīng)用，提高故障分析與定位的準(zhǔn)確性和效率。在電氣故障修復(fù)的過程中，基本原則、合適的工具與設(shè)備以及安全性與效率的平衡同樣至關(guān)重要。遵循修復(fù)的基本原則，使用先進(jìn)的工具和設(shè)備，確保修復(fù)過程中的安全性和效率，是保障電氣系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。