淺談故障檢測診斷技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

趙成

【摘 要】隨著科技技術(shù)水平的不斷提高，機(jī)電設(shè)備在現(xiàn)代化生產(chǎn)中的作用越來越突出。機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行是保障整個(gè)機(jī)電設(shè)備順利運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)備運(yùn)行的過程中故障的產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生難以估量的損失，若引發(fā)重大安全事故，則會(huì)造成災(zāi)難性的后果。因此為了防范于未然，一定要保證設(shè)備的安全性。文中筆者對礦山機(jī)電設(shè)備故障檢測技術(shù)的定義和特點(diǎn)進(jìn)行了探討并以此為技術(shù)對其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了分析，以期促進(jìn)該問題的解決。

【關(guān)鍵詞】礦山機(jī)電設(shè)備；故障診斷；技術(shù)

我國大型礦山設(shè)備的維修方法和設(shè)施基本上是實(shí)施計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制的模式，與世界上其他國家相比有較明顯的差距，很難滿足我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平的需要。 只有加強(qiáng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷，保障好礦山機(jī)電設(shè)備的安全性，才可以充分發(fā)揮這些機(jī)器的作用，更好的為企業(yè)的發(fā)展保駕護(hù)航，從而有效推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展。

1.故障檢測診斷技術(shù)的相關(guān)概念

故障的產(chǎn)生多是由于機(jī)器的瑕疵或暫缺陷的發(fā)展使機(jī)器的性能喪失殆盡，已經(jīng)不能繼續(xù)維持作狀態(tài)。故障檢測診斷技術(shù)就是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)二次效應(yīng)（狀態(tài)信號）所反映的特征，快速定位，準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問題所在，并且快速的解決問題，確保安全生產(chǎn)。故障檢測診斷技術(shù)包括故障檢測與故障診斷，二者統(tǒng)稱為故障檢測和診斷（FDD）。故障檢測診斷技術(shù)具有如下特點(diǎn)：

故①較強(qiáng)的目的性。②技術(shù)的復(fù)合型。③理淪向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化迅速。診斷的目的就是要發(fā)現(xiàn)機(jī)器運(yùn)行過程中的故障并運(yùn)用相關(guān)的技術(shù)，對故障準(zhǔn)確的分析，在此基礎(chǔ)上制定措施，以保障生產(chǎn)的安全性。診斷及維修涉及摩擦力、動(dòng)力以及物理學(xué)等相關(guān)理論，多個(gè)學(xué)科；是一個(gè)多學(xué)科綜合的行業(yè)，另外一切診斷方法和維修技術(shù)都要岡時(shí)而定，處理的結(jié)果和原理甚至可以立刻向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化，并應(yīng)用于實(shí)踐。

2.故障診斷技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

2.1礦井提升機(jī)檢測與故障診斷

礦井提升機(jī)故障診斷。

提升機(jī)是礦井生產(chǎn)以及運(yùn)輸過程中其關(guān)鍵作用的基礎(chǔ)設(shè)備之一，其在礦山生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位和作用。礦井提升機(jī)主要擔(dān)負(fù)著提升原煤、矸石的作用，另外還可以用于下放生產(chǎn)材料以及升降工作人員的任務(wù)。保障提升機(jī)的運(yùn)行過程總的安全性，對于一個(gè)礦井的正常運(yùn)作具有極為重要的作用及意義。它不僅關(guān)系的礦井生產(chǎn)過程順利與否，同時(shí)也對煤礦工作人員的生命安全問題產(chǎn)生極大影響。因此要保障煤礦工作安全順利的進(jìn)行必須要重視礦機(jī)提升機(jī)的故障診斷問題。一旦發(fā)現(xiàn)問題必須及時(shí)分析問題發(fā)生的原因，評估是再次發(fā)生的可能性，并針對該問題提出詳細(xì)的維護(hù)方案，盡量減少故障的發(fā)生。在這一方面曾有學(xué)者提出礦井提升機(jī)的故障主要有兩種，即“硬故障”和“軟故障”。硬故障”指的是因?yàn)樵O(shè)備中一些特定的參數(shù)超出了限制而表現(xiàn)出的故障，“硬故障”的發(fā)生往往以“軟故障”為前提，從這一點(diǎn)定位來看，對“軟故障”的及時(shí)預(yù)診并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行那個(gè)定位檢修極為重要。由于該項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)備關(guān)系到礦山運(yùn)作的安全，屬于重要基礎(chǔ)性設(shè)備之一，為了確保這一領(lǐng)域的安全性，我們國家許多科研機(jī)構(gòu)和科研人員都進(jìn)行了大量的研發(fā)工作，如中國礦業(yè)大學(xué)研制的KJ46型礦井提升機(jī)狀態(tài)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、Ascc型全數(shù)字提升機(jī)控制系統(tǒng)等都包含了故障診斷技術(shù)的功能，取得了比較好的效果。

筆者通過對大量實(shí)際的工作的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，礦井雙筒提升機(jī)經(jīng)常會(huì)發(fā)生松繩現(xiàn)象，這類事故一旦發(fā)生將會(huì)對整個(gè)礦井產(chǎn)生不可估量的損害。對此筆者自己總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為可以用一種簡單實(shí)用的松繩檢測裝置來解決該問題。這個(gè)簡單裝置主要由單片機(jī)以及霍爾傳感器兩部分組成，分別安裝一周小磁鋼于提升機(jī)每個(gè)天輪一側(cè)，并在適當(dāng)位置安裝霍爾傳感器檢測兩天輪的轉(zhuǎn)速，在正常運(yùn)行（即無繩）時(shí)，兩天輪的轉(zhuǎn)速卡H同，則兩個(gè)傳感器輸出的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)基本相同，該裝置內(nèi)單片機(jī)計(jì)算出的兩天輪的行程差幾乎為零；當(dāng)鋼絲繩出現(xiàn)松繩現(xiàn)象時(shí)，兩天輪的行程不同，該裝置可計(jì)算出兩天輪之間的行程差，當(dāng)行程差達(dá)到預(yù)報(bào)警值時(shí)發(fā)出松繩報(bào)警信號；當(dāng)行程差達(dá)到設(shè)定要的預(yù)報(bào)警值的時(shí)候，該檢測裝置便會(huì)發(fā)出報(bào)警控制信號，使提升機(jī)及時(shí)剎車，從而達(dá)到有效保護(hù)設(shè)備的目的。

2.2采煤機(jī)工況檢測和故障診斷

近年來我國國產(chǎn)采煤機(jī)的整體水平已經(jīng)有了較大的提高，但是與國外先進(jìn)的采煤機(jī)的技術(shù)水平相比，國內(nèi)生產(chǎn)的采煤機(jī)的技術(shù)水平還是比較差的，同發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水平相比差距更大。譬如檢測范圍狹窄、檢測參數(shù)滿足不了需要，對故障檢測的功能本上是缺失的。為了從根本上改善我國國產(chǎn)采煤機(jī)檢測的現(xiàn)狀，提高國產(chǎn)采煤機(jī)生產(chǎn)的技術(shù)水平低的落后狀況，“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃將一項(xiàng)先進(jìn)的故障檢測系統(tǒng)收入到其中即“電牽引采煤機(jī)工況檢測及故障診斷系統(tǒng)”。該故障檢測診斷系統(tǒng)主要有：①工況檢測及故障診斷單元。②機(jī)身外圍檢測單元。③變頻器通信單元。④高壓控制箱檢測單元。⑤左、右搖臂檢測單元。⑥對152.4m毫米顯示單元進(jìn)行檢測。就目前已經(jīng)取得的效果來看，該系統(tǒng)具有明顯的實(shí)用性，是在此領(lǐng)域所獲得的一個(gè)較大的突破，有望通過其徹底解決上述難題。

2.3通風(fēng)機(jī)的檢測診斷技術(shù)

文章通過對相關(guān)產(chǎn)品的詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段僅有極少收故障檢測診斷的產(chǎn)品用于通風(fēng)機(jī)的故障檢測機(jī)診斷中，比較典型裝置是江西煤炭工業(yè)研究所研制的KFCA型通風(fēng)機(jī)集中檢測儀、煤炭科學(xué)總院重慶分院研制的FJz型礦井主風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測與故障診斷儀。其主要特點(diǎn)是：十六位中央處理器、豐富高效的指令系統(tǒng)、4通道10位A/D轉(zhuǎn)換器、高速輸入/輸出接口、八個(gè)中斷源、兩個(gè)十六位定時(shí)器、十六位監(jiān)視定時(shí)器和具有多用途的接口。另外，因?yàn)橛嘘P(guān)通風(fēng)機(jī)檢測以及診斷技術(shù)的研究在國內(nèi)仍然較少，因此在實(shí)際工作中可以借鑒的東西很少，筆者希望自己的研究可以起到拋磚引玉的作用，并且希望該問題能夠更快得到解決。

2.4礦用高壓異步電動(dòng)機(jī)的檢測技術(shù)以及診斷技術(shù)

礦用高壓異步電動(dòng)機(jī)在礦山生產(chǎn)中的地位也及其重要，一旦發(fā)生故障，不僅僅會(huì)給煤礦帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)影響到煤礦正常的生產(chǎn)運(yùn)營。現(xiàn)代信號處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用使異步電動(dòng)機(jī)的故障診斷變得較為得心應(yīng)手，取得了較好的效果。通說認(rèn)為異步電動(dòng)機(jī)故障檢測與診斷方法主要有：①磁通檢測②電流高次諧波檢測；③局部放電檢測。具體三種檢測與診斷方法的優(yōu)缺點(diǎn)如下：（1）局部放電檢測在檢測高壓電器方面比較方便，但是對低壓電機(jī)的檢測效果則相對較差；（2）電流高次諧波檢測具有不收高低壓限制的優(yōu)點(diǎn)，但是由于其操作復(fù)雜，操作人員必須具備良好的專業(yè)知識(shí)方能使用，因此應(yīng)用也受到了一定的限制；（3）磁通檢測與局部放電檢查方法相同在對高壓電器檢測方面比較方便，但是由于其對弱信號的檢測能力較差，需要專門的設(shè)備輔助檢測，因此應(yīng)用同樣受限。

3.結(jié)語

故障檢測診斷技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備的檢測中具有重要作用，對于保障礦山設(shè)備及員工的安全具有重要意義。為了提高故障檢測診斷技術(shù)的水平，需要對機(jī)工、電工和相關(guān)領(lǐng)域的工作人員進(jìn)行專門培訓(xùn)，提高其自身的安全生產(chǎn)意識(shí)以及應(yīng)急反應(yīng)能力。以便更好地適應(yīng)擴(kuò)大化的生產(chǎn)的需求，進(jìn)一步推進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。

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