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故障診斷在煤礦機電設備的應用論文
摘要：本文在分析機電設備故障的基礎上，探討故障診斷的類(lèi)型和方法和通風(fēng)機、高壓異步電機、采煤機的故障診斷。
關(guān)鍵詞：煤礦機電設備;安全管理;故障診斷
機電設備的良好運行是煤礦安全、高效生產(chǎn)的保障。加強煤礦機電設備管理，可以使其維持良好的運行狀態(tài)，降低故障，提升工作效率。據統計，機電設備引起的安全事故占煤礦總事故的相當比重，僅次于瓦斯事故、頂板事故、運輸事故和爆破事故。而其他事故中也有相當一部分是由于機電設備故障引起的。因此，加強機電設備的檢測維護工作對礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。故障檢測技術(shù)的應用可以提早發(fā)現機電設備存在的故障隱患，盡早對其進(jìn)行維修，避免造成機電設備的嚴重損壞，造成安全事故。
1機電設備故障原因分析
1．1零件故障造成機電設備故障。煤礦機電設備故障中，相當比例的故障是由于零部件的磨損、破壞導致。零部件的破壞主要是由于受到外力作用，如磨損、沖擊等，使其形態(tài)和尺寸等參數與原參數出現較大偏差，導致設備出現故障。
1．2機電設備超負荷運行。機電設備都有額定負荷，如果長(cháng)時(shí)間超負荷運轉，極容易出現故障，同時(shí)大幅降低使用壽命。通常煤礦井下機電設備工作強度較大，再加上井下環(huán)境較為惡劣、粉塵濃度較高、磨損較為嚴重，容易使設備超負荷運轉。如不對其定期進(jìn)行故障診斷，則極容易引發(fā)機械故障。
2故障診斷類(lèi)型
(1)故障后維修診斷。當機電設備已經(jīng)出現故障，設備無(wú)法正常運轉時(shí)故障才被發(fā)現，需要對故障進(jìn)行診斷后才能對其維修，這種診斷方式叫作故障后診斷。顯然，這種診斷方式是被動(dòng)的診斷方式，會(huì )對煤礦安全生產(chǎn)形成制約，且維修成本較高，故障檢測方式依靠主觀(guān)經(jīng)驗推斷［3］。(2)定期故障檢測。定期檢測是根據設備的運行環(huán)境和特點(diǎn)，依靠檢測人員經(jīng)驗，定期對機電設備進(jìn)行故障檢測。這種方式相對于故障后診斷，可提早發(fā)現設備的故障，但是對于偶然發(fā)生的故障不具備預防性。(3)故障實(shí)時(shí)監測。為了克服上述兩種診斷方式的弊端，做到故障的實(shí)時(shí)監測和診斷，可采用計算機在線(xiàn)監測系統，通過(guò)在線(xiàn)實(shí)時(shí)數據監測對采集的數據進(jìn)行分析對比，及時(shí)發(fā)現數據異常，準確地對機電設備故障進(jìn)行監測和診斷。
3故障診斷方法
3．1故障記錄法。故障記錄法是故障診斷常用方法之一，其最大的優(yōu)勢是重復工作量較小。該診斷方法的基本原理是對機電設備以往出現故障進(jìn)行記錄，當再次出現故障時(shí)，依據歷史故障頻率對可能出現的問(wèn)題進(jìn)行排查，可盡快查找出故障部位。長(cháng)期的診斷記錄可以形成一個(gè)診斷集，在后續的生產(chǎn)中為故障排查診斷和維修提供參考和依據。
3．2參數監測法。該方法對機電設備的故障診斷，主要是安裝傳感器，對軸承、齒輪等一些易磨損部位的壓力、溫度、振動(dòng)等參數進(jìn)行監測采集，形成記錄。當設備出現故障時(shí)，監測數據就會(huì )出現異常，通過(guò)與正常數據對比可排查出故障。與故障記錄法相比，該方法具有實(shí)時(shí)診斷、快速、準確等特點(diǎn)。
3．3故障診斷專(zhuān)家系統。煤礦井下具有高溫、高濕、高粉塵的特點(diǎn)。而機電設備的故障通常也是由多種外在和內在因素共同作用出現的，具有極強的復雜性和隱蔽性，采用傳統單一的方法通常難以對機械設備進(jìn)行全面的故障診斷。故障診斷專(zhuān)家系統是多學(xué)科、領(lǐng)域共同作用的成果，診斷范圍較全面，診斷可靠性較高，通過(guò)綜合定性和定量分析，對容易造成機械故障的因素進(jìn)行分級分類(lèi)，形成事故樹(shù)模型，找出故障根源。同時(shí)引入粗糙理論，去除可能性較小的因素，使模型簡(jiǎn)單、快捷化。該方法在煤礦設備故障診斷中應用越來(lái)越廣泛。
4故障診斷技術(shù)的應用
4．1風(fēng)機故障診斷技術(shù)。礦井通風(fēng)機故障診斷通常分為以下步驟:①選擇通風(fēng)機故障診斷測點(diǎn);②采用診斷儀器對各測點(diǎn)運行情況進(jìn)行故障檢測;③將各測點(diǎn)的診斷結果進(jìn)行獨自和關(guān)聯(lián)處理，將檢測結果輸出。通風(fēng)機測點(diǎn)分布如圖1所示。我國煤礦目前采用的通風(fēng)機故障診斷儀器多為十六位處理器的新型設備，配備有定時(shí)監視器，指令系統效率高，檢測迅速且準確性高。
4．2高壓異步電機故障診斷。目前，我國煤礦機電設備多采用高壓異步電機，而多數設備故障都是由于電機故障引起的。因此，為了預防機電設備出現故障，需對電機進(jìn)行重點(diǎn)診斷。高壓異步電機常用的故障檢測方法有磁通檢測、電流高次諧波檢測以及局部放電檢測。
(1)磁通檢測。該方法通常用于對高壓異步電機定子的檢測，須采用專(zhuān)業(yè)磁通檢測儀，局限性較強。
(2)電流高次諧波檢測。該診斷方法的基本原理是定子繞組發(fā)生故障時(shí)定子電流高次諧波會(huì )隨之增大。同時(shí)，可對電機故障類(lèi)型進(jìn)行劃分，準確反映出電機故障。(3)局部放電檢測。當高壓異步電機出現故障時(shí)，會(huì )表現出定子放電加劇的現象，通過(guò)測定放電強度，可以準確反映出存在的故障。
4．3采煤機故障診斷。由于采煤機用于截割煤巖，工作強度大，因此故障率也較高，是煤礦機電設備中最容易發(fā)生故障的設備。我國目前采用的采煤機較為先進(jìn)，同時(shí)系統也較為復雜，故障診斷難度也隨之增加。采煤機控制箱、變頻器以及采煤機搖臂故障率較高，因此在對采煤機故障進(jìn)行診斷時(shí)，可著(zhù)重對上述部位進(jìn)行診斷。
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