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故障診斷在煤礦機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用論文
摘要：本文在分析機(jī)電設(shè)備故障的基礎(chǔ)上，探討故障診斷的類型和方法和通風(fēng)機(jī)、高壓異步電機(jī)、采煤機(jī)的故障診斷。
關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電設(shè)備;安全管理;故障診斷
機(jī)電設(shè)備的良好運(yùn)行是煤礦安全、高效生產(chǎn)的保障。加強(qiáng)煤礦機(jī)電設(shè)備管理，可以使其維持良好的運(yùn)行狀態(tài)，降低故障，提升工作效率。據(jù)統(tǒng)計，機(jī)電設(shè)備引起的安全事故占煤礦總事故的相當(dāng)比重，僅次于瓦斯事故、頂板事故、運(yùn)輸事故和爆破事故。而其他事故中也有相當(dāng)一部分是由于機(jī)電設(shè)備故障引起的。因此，加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備的檢測維護(hù)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(yīng)用可以提早發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備存在的故障隱患，盡早對其進(jìn)行維修，避免造成機(jī)電設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞，造成安全事故。
1機(jī)電設(shè)備故障原因分析
1．1零件故障造成機(jī)電設(shè)備故障。煤礦機(jī)電設(shè)備故障中，相當(dāng)比例的故障是由于零部件的磨損、破壞導(dǎo)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(shù)與原參數(shù)出現(xiàn)較大偏差，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障。
1．2機(jī)電設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行。機(jī)電設(shè)備都有額定負(fù)荷，如果長時間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，極容易出現(xiàn)故障，同時大幅降低使用壽命。通常煤礦井下機(jī)電設(shè)備工作強(qiáng)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(yán)重，容易使設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。如不對其定期進(jìn)行故障診斷，則極容易引發(fā)機(jī)械故障。
2故障診斷類型
(1)故障后維修診斷。當(dāng)機(jī)電設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)故障，設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)時故障才被發(fā)現(xiàn)，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的診斷方式，會對煤礦安全生產(chǎn)形成制約，且維修成本較高，故障檢測方式依靠主觀經(jīng)驗推斷［3］。(2)定期故障檢測。定期檢測是根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境和特點，依靠檢測人員經(jīng)驗，定期對機(jī)電設(shè)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(xiàn)設(shè)備的故障，但是對于偶然發(fā)生的故障不具備預(yù)防性。(3)故障實時監(jiān)測。為了克服上述兩種診斷方式的弊端，做到故障的實時監(jiān)測和診斷，可采用計算機(jī)在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過在線實時數(shù)據(jù)監(jiān)測對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比，及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，準(zhǔn)確地對機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行監(jiān)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(fù)工作量較小。該診斷方法的基本原理是對機(jī)電設(shè)備以往出現(xiàn)故障進(jìn)行記錄，當(dāng)再次出現(xiàn)故障時，依據(jù)歷史故障頻率對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行排查，可盡快查找出故障部位。長期的診斷記錄可以形成一個診斷集，在后續(xù)的生產(chǎn)中為故障排查診斷和維修提供參考和依據(jù)。
3．2參數(shù)監(jiān)測法。該方法對機(jī)電設(shè)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、振動等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測采集，形成記錄。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，監(jiān)測數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)異常，通過與正常數(shù)據(jù)對比可排查出故障。與故障記錄法相比，該方法具有實時診斷、快速、準(zhǔn)確等特點。
3．3故障診斷專家系統(tǒng)。煤礦井下具有高溫、高濕、高粉塵的特點。而機(jī)電設(shè)備的故障通常也是由多種外在和內(nèi)在因素共同作用出現(xiàn)的，具有極強(qiáng)的復(fù)雜性和隱蔽性，采用傳統(tǒng)單一的方法通常難以對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全面的故障診斷。故障診斷專家系統(tǒng)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，通過綜合定性和定量分析，對容易造成機(jī)械故障的因素進(jìn)行分級分類，形成事故樹模型，找出故障根源。同時引入粗糙理論，去除可能性較小的因素，使模型簡單、快捷化。該方法在煤礦設(shè)備故障診斷中應(yīng)用越來越廣泛。
4故障診斷技術(shù)的應(yīng)用
4．1風(fēng)機(jī)故障診斷技術(shù)。礦井通風(fēng)機(jī)故障診斷通常分為以下步驟:①選擇通風(fēng)機(jī)故障診斷測點;②采用診斷儀器對各測點運(yùn)行情況進(jìn)行故障檢測;③將各測點的診斷結(jié)果進(jìn)行獨自和關(guān)聯(lián)處理，將檢測結(jié)果輸出。通風(fēng)機(jī)測點分布如圖1所示。我國煤礦目前采用的通風(fēng)機(jī)故障診斷儀器多為十六位處理器的新型設(shè)備，配備有定時監(jiān)視器，指令系統(tǒng)效率高，檢測迅速且準(zhǔn)確性高。
4．2高壓異步電機(jī)故障診斷。目前，我國煤礦機(jī)電設(shè)備多采用高壓異步電機(jī)，而多數(shù)設(shè)備故障都是由于電機(jī)故障引起的。因此，為了預(yù)防機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障，需對電機(jī)進(jìn)行重點診斷。高壓異步電機(jī)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(jī)定子的檢測，須采用專業(yè)磁通檢測儀，局限性較強(qiáng)。
(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)生故障時定子電流高次諧波會隨之增大。同時，可對電機(jī)故障類型進(jìn)行劃分，準(zhǔn)確反映出電機(jī)故障。(3)局部放電檢測。當(dāng)高壓異步電機(jī)出現(xiàn)故障時，會表現(xiàn)出定子放電加劇的現(xiàn)象，通過測定放電強(qiáng)度，可以準(zhǔn)確反映出存在的故障。
4．3采煤機(jī)故障診斷。由于采煤機(jī)用于截割煤巖，工作強(qiáng)度大，因此故障率也較高，是煤礦機(jī)電設(shè)備中最容易發(fā)生故障的設(shè)備。我國目前采用的采煤機(jī)較為先進(jìn)，同時系統(tǒng)也較為復(fù)雜，故障診斷難度也隨之增加。采煤機(jī)控制箱、變頻器以及采煤機(jī)搖臂故障率較高，因此在對采煤機(jī)故障進(jìn)行診斷時，可著重對上述部位進(jìn)行診斷。
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