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

關(guān)鍵詞:礦山機(jī)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(jī)電設(shè)備維修中的應(yīng)用，則需要在設(shè)備運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行維護(hù)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(diǎn)，在礦山機(jī)電設(shè)備維修的過程中，分析故障診斷與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(jìn)一步提高礦山機(jī)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(jī)電設(shè)備檢測(cè)過程中出現(xiàn)的常見問題

1.1檢測(cè)技術(shù)差，更新能力落后

礦山機(jī)電設(shè)備維修與檢測(cè)的過程中，仍然存在檢測(cè)技術(shù)水平不足、技術(shù)更新緩慢等問題，影響礦山機(jī)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(cè)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(jī)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(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的檢測(cè)問題

關(guān)于礦山機(jī)電采礦設(shè)備的日常檢測(cè)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(shí)，才安排專門的技術(shù)人員進(jìn)行維修和檢測(cè)，沒有出現(xiàn)問題時(shí)則不進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行維護(hù)與故障檢驗(yàn)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(jī)電設(shè)備前進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，則會(huì)給采礦工作帶來極大的安全隱患，同時(shí)降低礦山機(jī)電設(shè)備的使用壽命。

1.3缺乏科學(xué)的檢測(cè)流程以及合理的檢測(cè)設(shè)備

煤礦企業(yè)具備合適的檢測(cè)設(shè)備及能夠?qū)ΦV山機(jī)電設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的檢測(cè)，對(duì)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(jì)劃制定好，但在實(shí)際采礦過程中，礦山機(jī)電設(shè)備仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。因此企業(yè)一定要對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備是否進(jìn)行規(guī)范化的配置、選用是否科學(xué)及是否進(jìn)行了嚴(yán)格的檢測(cè)引起重視，同時(shí)注意定期檢查和維護(hù)設(shè)備，使其能夠正常運(yùn)行。

2礦山機(jī)電設(shè)備機(jī)械故障檢測(cè)診斷技術(shù)的應(yīng)用

2.1高壓異步電動(dòng)機(jī)故障的診斷檢測(cè)

如果高壓異步電機(jī)發(fā)生故障，將直接影響到所有機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行，從而影響正常的采礦活動(dòng)，最終給采礦企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，先進(jìn)的智能技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)逐漸應(yīng)用于感應(yīng)電機(jī)的診斷和故障檢測(cè)。通過結(jié)合磁通量檢測(cè)和局部放電檢測(cè)兩種診斷方法，利用諧波電流值來診斷和檢測(cè)高壓設(shè)備的故障。目前，諧波電流檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展相對(duì)緩慢，而對(duì)高、低壓幾乎沒有大的限制，但在諧波電流檢測(cè)方面的研究經(jīng)驗(yàn)很少，這往往使高壓異步電動(dòng)機(jī)的準(zhǔn)確診斷和故障檢測(cè)以及使用局部放電檢測(cè)方法的診斷變得困難。因此需要對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)組成及出現(xiàn)故障的診斷方法詳細(xì)了解，以下列出幾點(diǎn)故障診斷檢測(cè)方法：2.1.1電動(dòng)機(jī)保護(hù)的組成。電動(dòng)機(jī)保護(hù)組成如表1所示，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的故障類型之間具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)這一對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以鑒別電動(dòng)機(jī)故障類型，指明故障原因，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)故障診斷。2.1.2過負(fù)荷保護(hù)。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(duì)數(shù)，再一起加到積分電路中，送積分量到熱記憶組件。電機(jī)正常時(shí)，其電流低于負(fù)載設(shè)定值的姿態(tài)值。此時(shí)，熱敏元件并沒有發(fā)出斷電或數(shù)據(jù)信號(hào)指令，但熱敏元件已將此值取為類似的熱工方法。記憶被儲(chǔ)存。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)問題時(shí)，熱敏元件會(huì)在短時(shí)間內(nèi)用于斷電或數(shù)據(jù)信號(hào)；當(dāng)電機(jī)處于發(fā)熱狀態(tài)時(shí)，熱元件不儲(chǔ)存動(dòng)能，因此姿態(tài)時(shí)間較長(zhǎng)，有利于提高電機(jī)的工作效率，避免運(yùn)行電流量大。通過多次計(jì)算，明確提出了裝置過電壓保護(hù)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(shí)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(duì)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(shí)間控制回路通過比較電源電路。充分考慮電機(jī)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(shí)，會(huì)在200ms的固定周期后切斷電源，進(jìn)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(hù)計(jì)劃方案，見圖1。2.1.4接地故障保護(hù)。該裝置的接地故障保護(hù)部分由3個(gè)獨(dú)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(hào)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(hào)或跳閘。

2.2故障歷史記錄診斷法

在機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行期間會(huì)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(zhǎng)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(yàn)更加豐富，為他們維修礦山機(jī)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(shí)維修，使用故障歷史記錄診斷法不僅能快速識(shí)別故障的性質(zhì)和類型，還能進(jìn)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(jī)的故障診斷

球磨機(jī)是一種低速機(jī)器，球磨機(jī)的振動(dòng)能量通常集中在中頻范圍，直接將振動(dòng)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(dòng)速度，次要參數(shù)是加速度和位移。在回顧了過去球磨機(jī)故障的參考數(shù)據(jù)后，球磨機(jī)的振動(dòng)速度應(yīng)該在一個(gè)合理的范圍內(nèi)；超過7.1毫米/秒的數(shù)值則應(yīng)當(dāng)報(bào)警，超過18毫米/秒的數(shù)值表示狀況危險(xiǎn)。通過評(píng)估球磨機(jī)的振動(dòng)速度是否在安全范圍內(nèi)，并與球磨機(jī)故障的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以確定和預(yù)防球磨機(jī)的故障原因。例如球磨機(jī)由電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)一級(jí)減速器，通過其輸出軸的小齒輪帶動(dòng)大齒輪驅(qū)動(dòng)滾筒。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率為280kW，轉(zhuǎn)速740r/min，減速器的傳動(dòng)比為4.5。球磨機(jī)的傳動(dòng)小齒輪齒數(shù)Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2=190，傳動(dòng)比為7.9167，轉(zhuǎn)速20.77r/min。2.3.1振動(dòng)數(shù)據(jù)評(píng)析。球磨機(jī)屬于低速機(jī)械設(shè)備，如果只關(guān)注旋轉(zhuǎn)頻率的振動(dòng)，最好的主要參數(shù)應(yīng)該是振動(dòng)偏移。但從機(jī)械設(shè)備的特點(diǎn)、具體運(yùn)行情況和振動(dòng)試驗(yàn)狀況來看，球磨機(jī)的振動(dòng)動(dòng)能普遍集中在我國(guó)的頻率范圍內(nèi)。使用振動(dòng)偏移來分析其傳動(dòng)齒輪和滾動(dòng)軸承的常見故障會(huì)導(dǎo)致常見故障數(shù)據(jù)信號(hào)的丟失。因此，仍選擇振動(dòng)速率作為最佳主要參數(shù)，瞬時(shí)振動(dòng)速度和偏移量為輔助主要參數(shù)。此外，通用旋轉(zhuǎn)機(jī)械的基本振動(dòng)和地震強(qiáng)度規(guī)范不適用于低速機(jī)械。根據(jù)歷史記錄的數(shù)據(jù)分析，制定了球磨機(jī)的振動(dòng)規(guī)范，振動(dòng)率為7.1mm/s為報(bào)警值，18mm/s為風(fēng)險(xiǎn)值。例如，雖然傳動(dòng)齒輪的前后、左右滾動(dòng)軸承的垂直角振動(dòng)值高于報(bào)警值，但當(dāng)時(shí)生產(chǎn)制造規(guī)定不能停機(jī)，從檢查情況，可再次操作，操作以加強(qiáng)檢查為主。未來部分測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)值會(huì)發(fā)生明顯變化，尤其是背滾動(dòng)軸承的垂直方向超過風(fēng)險(xiǎn)值，徑向振動(dòng)值年增長(zhǎng)率在200%左右。此時(shí)，必須立即關(guān)閉。2.3.2頻譜分析。電機(jī)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(dòng)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?；l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(shí)傳動(dòng)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(yàn)工況的惡化，常見故障傳動(dòng)齒輪的基頻、2GMF和邊緣譜線得到顯著改善。該頻段的特點(diǎn)都表明球磨機(jī)的大小齒輪軸配合不好，存在明顯的不對(duì)中或齒隙漂移，傳動(dòng)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(shí)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(hào)，瞬時(shí)速度值達(dá)到162.7m/s2，說明傳動(dòng)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(huì)直接影響到礦山的生產(chǎn)效率。因此，加強(qiáng)對(duì)電鏟的維護(hù)，減少電鏟故障的發(fā)生，對(duì)于延長(zhǎng)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(jī)的操作手冊(cè)，在使用挖掘機(jī)前應(yīng)充分考慮和了解挖掘機(jī)的技術(shù)問題。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)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(shí)能立即采取措施。電鏟的故障主要判斷在回轉(zhuǎn)齒輪機(jī)構(gòu)上，常見的故障是回轉(zhuǎn)齒輪機(jī)構(gòu)，軸的垂直齒輪脫落，運(yùn)動(dòng)搖晃等。軸的垂直齒輪脫落是因?yàn)榉謩?dòng)板沒有固定或固定分動(dòng)板的螺栓松動(dòng)，日常中應(yīng)注意對(duì)隔板進(jìn)行維護(hù)和有效預(yù)防故障的發(fā)生。

3提升礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷的策略

3.1合理應(yīng)用現(xiàn)代潤(rùn)滑技術(shù)

機(jī)電設(shè)備的故障診斷和維修離不開先進(jìn)的潤(rùn)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(cè)污染的過程中，某一設(shè)備的運(yùn)行對(duì)其質(zhì)量或效率有重大影響。在這種情況下，應(yīng)定期對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和處理，通過使用潤(rùn)滑技術(shù)延緩內(nèi)部零件的老化，從而保證機(jī)電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，對(duì)于特殊的潤(rùn)滑技術(shù)必須對(duì)潤(rùn)滑劑的質(zhì)量進(jìn)行仔細(xì)和徹底的監(jiān)測(cè)，以確保符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，從而確保設(shè)備更安全、更穩(wěn)定地運(yùn)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(duì)較低，設(shè)備診斷和維護(hù)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(yàn)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(duì)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(duì)設(shè)備操作人員的專業(yè)培訓(xùn)，這對(duì)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(píng)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(cè)可能對(duì)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(jìn)行常規(guī)檢查，就能在設(shè)備發(fā)生小故障時(shí)，及時(shí)進(jìn)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(shí)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(shì)。此外，應(yīng)根據(jù)采礦設(shè)備的特點(diǎn)，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(shí)報(bào)告和糾正。

3.4構(gòu)建完善的機(jī)電設(shè)備維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

在機(jī)電設(shè)備維修過程中結(jié)合實(shí)際情況，以制定和完善更加系統(tǒng)全面的機(jī)電設(shè)備維修標(biāo)準(zhǔn)，有效合理地確定和維護(hù)機(jī)電設(shè)備的性能，能夠快速有效地診斷機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)的故障，維修人員必須了解機(jī)電設(shè)備的內(nèi)容和維修方法。鑒于機(jī)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(duì)機(jī)電設(shè)備的合理要求，并進(jìn)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(shí)，嚴(yán)格遵照礦山機(jī)電設(shè)備維修保護(hù)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(jì)和開發(fā)過程中應(yīng)考慮機(jī)電設(shè)備優(yōu)化的概念，并考慮對(duì)各類機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有效的優(yōu)化，對(duì)設(shè)備進(jìn)行不斷更新和完善。

4結(jié)語

綜上所述，隨著我國(guó)煤礦行業(yè)的快速發(fā)展和對(duì)先進(jìn)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(shí)代的結(jié)合提高了采礦業(yè)的安全性，也大大提高了各個(gè)采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。要想實(shí)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(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)，并有效掌握各項(xiàng)技術(shù)，進(jìn)而從根本上使機(jī)電設(shè)備質(zhì)量得到提高，保證我國(guó)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