故障診斷在礦山機電設(shè)備維修中應(yīng)用

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摘要:故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，對礦山機電設(shè)備維修水平提升有積極作用。在礦山機電設(shè)備維修中，需要對故障診斷技術(shù)的實踐應(yīng)用進行研究，優(yōu)化礦山機電設(shè)備的維修管理流程，并對故障診斷技術(shù)的應(yīng)用過程進行完善，并提出差異化維修保障策略，旨在提高礦山機電設(shè)備的綜合維修水平。

關(guān)鍵詞:礦山機電設(shè)備；維修；故障診斷技術(shù)；應(yīng)用

0引言

故障診斷技術(shù)在礦山機電設(shè)備維修中的應(yīng)用，則需要在設(shè)備運行原理的基礎(chǔ)上，對礦山機電設(shè)備的實際運行進行維護與管理，提高故障診斷與綜合管理水平。結(jié)合故障診斷技術(shù)的特點，在礦山機電設(shè)備維修的過程中，分析故障診斷與實時監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，并優(yōu)化故障診斷與設(shè)備維修方案，可進一步提高礦山機電設(shè)備的故障處理與故障維修的有效性、可靠性與安全性。

1礦山機電設(shè)備檢測過程中出現(xiàn)的常見問題

1.1檢測技術(shù)差，更新能力落后

礦山機電設(shè)備維修與檢測的過程中，仍然存在檢測技術(shù)水平不足、技術(shù)更新緩慢等問題，影響礦山機電設(shè)備維修的綜合水平。此外，設(shè)備故障診斷中難以建立完善的檢測體系，因此在很大程度上制約了煤礦資源的開采，導(dǎo)致了機電設(shè)備效率低下，始終無法提高煤礦的開采效率。

1.2企業(yè)忽視對礦山機電設(shè)備的檢測問題

關(guān)于礦山機電采礦設(shè)備的日常檢測工作，多數(shù)采礦企業(yè)認(rèn)為只有設(shè)備出現(xiàn)故障問題時，才安排專門的技術(shù)人員進行維修和檢測，沒有出現(xiàn)問題時則不進行設(shè)備運行維護與故障檢驗檢，如果煤礦企業(yè)沒有嚴(yán)格遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求在使用礦山機電設(shè)備前進行嚴(yán)格的檢測，則會給采礦工作帶來極大的安全隱患，同時降低礦山機電設(shè)備的使用壽命。

1.3缺乏科學(xué)的檢測流程以及合理的檢測設(shè)備

煤礦企業(yè)具備合適的檢測設(shè)備及能夠?qū)ΦV山機電設(shè)備進行科學(xué)的檢測，對于提高設(shè)備維修效率具有十分重要的意義，即使企業(yè)已將相關(guān)的采礦流程和計劃制定好，但在實際采礦過程中，礦山機電設(shè)備仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。因此企業(yè)一定要對礦山機電設(shè)備是否進行規(guī)范化的配置、選用是否科學(xué)及是否進行了嚴(yán)格的檢測引起重視，同時注意定期檢查和維護設(shè)備，使其能夠正常運行。

2礦山機電設(shè)備機械故障檢測診斷技術(shù)的應(yīng)用

2.1高壓異步電動機故障的診斷檢測

如果高壓異步電機發(fā)生故障，將直接影響到所有機電設(shè)備的正常運行，從而影響正常的采礦活動，最終給采礦企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。隨著科學(xué)技術(shù)的快速進步，先進的智能技術(shù)和信號處理技術(shù)逐漸應(yīng)用于感應(yīng)電機的診斷和故障檢測。通過結(jié)合磁通量檢測和局部放電檢測兩種診斷方法，利用諧波電流值來診斷和檢測高壓設(shè)備的故障。目前，諧波電流檢測技術(shù)的發(fā)展相對緩慢，而對高、低壓幾乎沒有大的限制，但在諧波電流檢測方面的研究經(jīng)驗很少，這往往使高壓異步電動機的準(zhǔn)確診斷和故障檢測以及使用局部放電檢測方法的診斷變得困難。因此需要對電動機的保護組成及出現(xiàn)故障的診斷方法詳細(xì)了解，以下列出幾點故障診斷檢測方法：2.1.1電動機保護的組成。電動機保護組成如表1所示，電動機的負(fù)序、零序電流分量及過流程度等故障信息的分布組合關(guān)系與電動機的故障類型之間具有很好的對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)這一對應(yīng)關(guān)系，可以鑒別電動機故障類型，指明故障原因，從而實現(xiàn)了自動故障診斷。2.1.2過負(fù)荷保護。正序和負(fù)序分量從輸入采樣部分去除，經(jīng)整流器濾波后分別送入平方米電源電路取對數(shù)，再一起加到積分電路中，送積分量到熱記憶組件。電機正常時，其電流低于負(fù)載設(shè)定值的姿態(tài)值。此時，熱敏元件并沒有發(fā)出斷電或數(shù)據(jù)信號指令，但熱敏元件已將此值取為類似的熱工方法。記憶被儲存。當(dāng)電機出現(xiàn)問題時，熱敏元件會在短時間內(nèi)用于斷電或數(shù)據(jù)信號；當(dāng)電機處于發(fā)熱狀態(tài)時，熱元件不儲存動能，因此姿態(tài)時間較長，有利于提高電機的工作效率，避免運行電流量大。通過多次計算，明確提出了裝置過電壓保護反周期特性的數(shù)學(xué)分析模型：t=rlg［I2-Ip2/I2-（KIth）2］I臆3.5Ith式中：Ith為整定電流；Ip為故障前的負(fù)荷電流；K為常數(shù)；r為時間常數(shù)；I為故障電流。2.1.3單相斷路。負(fù)序電流從輸入采樣部分去除，經(jīng)整流器濾波和平方米電源電路的對數(shù)（用低力不平衡延遲表示），送入積分延遲控制回路和固定時間控制回路通過比較電源電路。充分考慮電機缺相引起的負(fù)序電流大，力不平衡形成的負(fù)序電流小。因此，當(dāng)負(fù)序量很大時，會在200ms的固定周期后切斷電源，進行負(fù)序和反序周期的操作。這些特性導(dǎo)致了最佳的維護計劃方案，見圖1。2.1.4接地故障保護。該裝置的接地故障保護部分由3個獨立的CT構(gòu)成零序回路，詳見圖2，通過電流電壓變換器B3及整流濾波將信號送入幅值比較回路，當(dāng)電流超過整定值則在0.1s內(nèi)作用于信號或跳閘。

2.2故障歷史記錄診斷法

在機電設(shè)備的運行期間會出現(xiàn)各種故障，因此維修人員必須記錄設(shè)備類型和故障原因。從長遠(yuǎn)角度來看，記錄的故障歷史和相關(guān)人員的工作情況等信息將使維修人員的經(jīng)驗更加豐富，為他們維修礦山機電設(shè)備提供可靠的依據(jù)。為了了解故障的性質(zhì)并及時維修，使用故障歷史記錄診斷法不僅能快速識別故障的性質(zhì)和類型，還能進行診斷和維修，而且還能顯著提高診斷和維修的速度和效率，使問題得到有效的解決。

2.3球磨機的故障診斷

球磨機是一種低速機器，球磨機的振動能量通常集中在中頻范圍，直接將振動位移法應(yīng)用于齒輪和軸承的故障分析，不能獲得故障出現(xiàn)的原因。在這種情況下，最佳參數(shù)是振動速度，次要參數(shù)是加速度和位移。在回顧了過去球磨機故障的參考數(shù)據(jù)后，球磨機的振動速度應(yīng)該在一個合理的范圍內(nèi)；超過7.1毫米/秒的數(shù)值則應(yīng)當(dāng)報警，超過18毫米/秒的數(shù)值表示狀況危險。通過評估球磨機的振動速度是否在安全范圍內(nèi)，并與球磨機故障的參考數(shù)據(jù)進行比較，可以確定和預(yù)防球磨機的故障原因。例如球磨機由電機帶動一個一級減速器，通過其輸出軸的小齒輪帶動大齒輪驅(qū)動滾筒。驅(qū)動電機的功率為280kW，轉(zhuǎn)速740r/min，減速器的傳動比為4.5。球磨機的傳動小齒輪齒數(shù)Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2=190，傳動比為7.9167，轉(zhuǎn)速20.77r/min。2.3.1振動數(shù)據(jù)評析。球磨機屬于低速機械設(shè)備，如果只關(guān)注旋轉(zhuǎn)頻率的振動，最好的主要參數(shù)應(yīng)該是振動偏移。但從機械設(shè)備的特點、具體運行情況和振動試驗狀況來看，球磨機的振動動能普遍集中在我國的頻率范圍內(nèi)。使用振動偏移來分析其傳動齒輪和滾動軸承的常見故障會導(dǎo)致常見故障數(shù)據(jù)信號的丟失。因此，仍選擇振動速率作為最佳主要參數(shù)，瞬時振動速度和偏移量為輔助主要參數(shù)。此外，通用旋轉(zhuǎn)機械的基本振動和地震強度規(guī)范不適用于低速機械。根據(jù)歷史記錄的數(shù)據(jù)分析，制定了球磨機的振動規(guī)范，振動率為7.1mm/s為報警值，18mm/s為風(fēng)險值。例如，雖然傳動齒輪的前后、左右滾動軸承的垂直角振動值高于報警值，但當(dāng)時生產(chǎn)制造規(guī)定不能停機，從檢查情況，可再次操作，操作以加強檢查為主。未來部分測點的振動值會發(fā)生明顯變化，尤其是背滾動軸承的垂直方向超過風(fēng)險值，徑向振動值年增長率在200%左右。此時，必須立即關(guān)閉。2.3.2頻譜分析。電機轉(zhuǎn)速頻率：fo=740衣60=12.3Hz小齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率：f=740衣4.5衣60=2.74Hz大小齒輪的組合頻率基頻：f=2.74伊24=66Hz傳動齒輪的浪涌組合頻率基頻（GMF）為66Hz并產(chǎn)生諧波頻率分量，以諧波頻率為核心。基頻處的幅度值較小，但諧波頻率處的幅度值，即2xGMF、3xGMF和4xGMF處要大得多。同時傳動齒輪兩側(cè)有棱邊噴涂頻。間距為25Hz，為2倍速比頻率；隨著試驗工況的惡化，常見故障傳動齒輪的基頻、2GMF和邊緣譜線得到顯著改善。該頻段的特點都表明球磨機的大小齒輪軸配合不好，存在明顯的不對中或齒隙漂移，傳動齒輪軸受力的常見故障。速率頻域波形不再是平坦的正弦波形，瞬時速度頻域波形已經(jīng)產(chǎn)生明顯的單脈沖沖擊數(shù)據(jù)信號，瞬時速度值達(dá)到162.7m/s2，說明傳動齒輪已一定程度的影響。

2.4電鏟的故障診斷

電鏟是采礦業(yè)中最重要的采礦工具，是許多露天礦不可或缺的工具，電鏟能否得到有效利用將會直接影響到礦山的生產(chǎn)效率。因此，加強對電鏟的維護，減少電鏟故障的發(fā)生，對于延長電鏟的使用壽命，提高礦山的生產(chǎn)效率是非常重要的。技術(shù)人員在日常工作中應(yīng)認(rèn)真遵守挖掘機的操作手冊，在使用挖掘機前應(yīng)充分考慮和了解挖掘機的技術(shù)問題。同時，應(yīng)加強與其他專業(yè)人員的溝通，徹底了解電鏟的基本情況和故障歷史，以便盡早預(yù)防故障，找出各種故障原因，提前制定適當(dāng)?shù)募m正措施，以便在發(fā)生故障時能立即采取措施。電鏟的故障主要判斷在回轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)上，常見的故障是回轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)，軸的垂直齒輪脫落，運動搖晃等。軸的垂直齒輪脫落是因為分動板沒有固定或固定分動板的螺栓松動，日常中應(yīng)注意對隔板進行維護和有效預(yù)防故障的發(fā)生。

3提升礦山機電設(shè)備故障診斷的策略

3.1合理應(yīng)用現(xiàn)代潤滑技術(shù)

機電設(shè)備的故障診斷和維修離不開先進的潤滑技術(shù)，使用該技術(shù)才能將設(shè)備內(nèi)部部件的老化和磨損問題有效解決。在檢測污染的過程中，某一設(shè)備的運行對其質(zhì)量或效率有重大影響。在這種情況下，應(yīng)定期對機電設(shè)備進行維護和處理，通過使用潤滑技術(shù)延緩內(nèi)部零件的老化，從而保證機電設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。同時，對于特殊的潤滑技術(shù)必須對潤滑劑的質(zhì)量進行仔細(xì)和徹底的監(jiān)測，以確保符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求，從而確保設(shè)備更安全、更穩(wěn)定地運行。

3.2注重技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)

大多數(shù)采礦設(shè)備故障診斷技術(shù)人員的學(xué)歷相對較低，設(shè)備診斷和維護不夠?qū)I(yè)，只有極少數(shù)人擁有本科學(xué)歷，許多從事設(shè)備維修工作的人缺乏真正的專業(yè)經(jīng)驗，實踐經(jīng)驗不足，往往給設(shè)備故障診斷帶來麻煩。這不僅影響了設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確性和效率，而且對礦山建設(shè)的效率和施工人員的人身安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。因此，建設(shè)部門應(yīng)重視對設(shè)備操作人員的專業(yè)培訓(xùn)，這對礦山的整體操作水平至關(guān)重要。

3.3重視日常的巡檢

工作人員必須充分了解設(shè)備故障的原因，學(xué)習(xí)和尋求預(yù)防措施，并注意定期檢查。在沒有檢查的情況下，技術(shù)人員無法準(zhǔn)確評估設(shè)備的使用情況或內(nèi)部部件的磨損情況，因此，無法預(yù)測可能對礦山生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響的設(shè)備故障。從許多設(shè)備故障的案例中可以看出，設(shè)備故障的發(fā)生具有一定的警示作用，如果能提前進行常規(guī)檢查，就能在設(shè)備發(fā)生小故障時，及時進行處理，有效避免大故障的發(fā)生，造成不必要的生產(chǎn)事故。在日常檢查中，必須更新和完善管理制度，注意相關(guān)細(xì)節(jié)。同時也要了解合格工人的專業(yè)水平，通過科學(xué)分工發(fā)揮他們的優(yōu)勢。此外，應(yīng)根據(jù)采礦設(shè)備的特點，建立完善的檢查制度，如果在檢查中發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，應(yīng)及時報告和糾正。

3.4構(gòu)建完善的機電設(shè)備維護標(biāo)準(zhǔn)

在機電設(shè)備維修過程中結(jié)合實際情況，以制定和完善更加系統(tǒng)全面的機電設(shè)備維修標(biāo)準(zhǔn)，有效合理地確定和維護機電設(shè)備的性能，能夠快速有效地診斷機電設(shè)備出現(xiàn)的故障，維修人員必須了解機電設(shè)備的內(nèi)容和維修方法。鑒于機電設(shè)備維修與行業(yè)發(fā)展的密切關(guān)系，維修標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)統(tǒng)一各利益相關(guān)方的具體標(biāo)準(zhǔn)，建立對機電設(shè)備的合理要求，并進行相應(yīng)的診斷和維修，以充分保證系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。同時，嚴(yán)格遵照礦山機電設(shè)備維修保護的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足礦產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的需求。在設(shè)計和開發(fā)過程中應(yīng)考慮機電設(shè)備優(yōu)化的概念，并考慮對各類機電設(shè)備進行有效的優(yōu)化，對設(shè)備進行不斷更新和完善。

4結(jié)語

綜上所述，隨著我國煤礦行業(yè)的快速發(fā)展和對先進設(shè)備需求的不斷增加，市面上出現(xiàn)了許多新的設(shè)備和技術(shù)。新設(shè)備和技術(shù)與信息時代的結(jié)合提高了采礦業(yè)的安全性，也大大提高了各個采礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。要想實現(xiàn)礦山開采工作的可持續(xù)發(fā)展，只有通過全面分析機械設(shè)備故障診斷技術(shù)，并有效掌握各項技術(shù)，進而從根本上使機電設(shè)備質(zhì)量得到提高，保證我國礦山開采的生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。

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作者:劉林 單位:貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院