煤礦機電設(shè)備智能診斷技術(shù)研究與應(yīng)用

韓存地

（陜西陜煤曹家灘礦業(yè)有限公司，陜西 榆林 719000）

對煤礦機電設(shè)備故障進行智能診斷是開展設(shè)備管理的重要內(nèi)容，設(shè)備巡檢技術(shù)、諧波診斷分析技術(shù)可以結(jié)合機電設(shè)備運行過程中不同部件故障的特點，對驅(qū)動電流擾動而導(dǎo)致的電磁場變化進行識別與判斷。應(yīng)用煤礦用本安型諧波診斷裝置，建立以諧波分析技術(shù)作為基礎(chǔ)的煤礦設(shè)備智能診斷系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對煤礦設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測，對異常狀態(tài)發(fā)出報警信息，避免人工維護保養(yǎng)不到對機電設(shè)備性能的影響。

1 智能診斷技術(shù)研究內(nèi)容

結(jié)合煤礦機電設(shè)備實際運行情況，建立起全生命周期管理系統(tǒng)，對煤礦機電設(shè)備進行規(guī)范化管理，使設(shè)備的檢測與維護工作變得標準化。設(shè)備管理系統(tǒng)需要把機電設(shè)備個體生命周期作為管理依據(jù)，從煤礦機電設(shè)備需求計劃的制定、招標采購、設(shè)備檢測、入庫管理、出庫使用等流程，與后續(xù)設(shè)備維護保養(yǎng)、報廢處置等結(jié)合起來，使設(shè)備資產(chǎn)可以得到合理的銜接。把設(shè)備流動作為管理導(dǎo)向，對使用環(huán)節(jié)進行跟蹤監(jiān)測，獲取到機電設(shè)備運行的基礎(chǔ)信息，將采集到的故障信息建立起數(shù)據(jù)庫，并對設(shè)備監(jiān)測資料進行歸檔管理，定期制定設(shè)備檢修測維護計劃。

應(yīng)用諧波診斷裝置對煤礦機電設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)測與診斷，再應(yīng)用設(shè)備巡點檢測儀對中小型設(shè)備和旋轉(zhuǎn)機械進行檢測，形成全面的機電設(shè)備健康管理檔案。通過實時監(jiān)測來積累寶貴的運行數(shù)據(jù)，可以根據(jù)機電設(shè)備的運行趨勢進行管理，從而為設(shè)備維修保養(yǎng)提供有價值的數(shù)據(jù)參考。更好地預(yù)測機電設(shè)備可能存在的故障，對設(shè)備故障的發(fā)展趨勢和影響進行評價，可以更深層次地挖掘故障原因和分析設(shè)備受損程度，可以為應(yīng)急管理和定期維修提供準確的數(shù)據(jù)?？梢愿玫乜s減維修成本，還可以避免設(shè)備出現(xiàn)運行事故。對煤礦機電設(shè)備進行不低于6個月的健康狀態(tài)監(jiān)測，合理設(shè)置機電設(shè)備巡檢點，建立起機電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測與檢修體系，不斷優(yōu)化設(shè)備檢修管理制度，從原來的定期檢修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)知檢修，不斷提高機電設(shè)備的檢修水平。

2 智能診斷關(guān)鍵技術(shù)

煤礦中應(yīng)用的機電設(shè)備類型比較多，常見有的三相異步電動機、變頻器、發(fā)電機等，設(shè)備運行在不同的工況下會形成不同的高次諧波，高次諧波與機電設(shè)備運行情況有著直接的聯(lián)系。采用諧波分析技術(shù)可以為設(shè)備檢測與管理提供技術(shù)支持，故障診斷關(guān)鍵是應(yīng)用機電設(shè)備運行產(chǎn)生的高次諧波與波形來確定故障部位。根據(jù)煤礦機電設(shè)備故障特點研發(fā)的諧波診斷技術(shù)，可以建立設(shè)備智能診斷系統(tǒng)，關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）精度較高的諧波信號監(jiān)測與分析；（2）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對機電設(shè)備異常狀態(tài)進行智能診斷；（3）全生命周期的設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測與預(yù)警，對故障演變趨勢進行分析。應(yīng)用上述關(guān)鍵技術(shù)可以對機電設(shè)備運行產(chǎn)生的諧波信號進行采集、分析和診斷，比傳統(tǒng)的紅外檢測、振動檢測技術(shù)有著更廣泛的使用范圍，可以對電動機、逆變器等設(shè)備的內(nèi)部元件性能進行檢測與故障識別。

3 研究方法與技術(shù)路線

3.1 智能診斷技術(shù)研究方法

結(jié)合國內(nèi)外煤礦機電設(shè)備運行狀態(tài)檢測與維修經(jīng)驗，結(jié)合RFID技術(shù)與振動診斷技術(shù)研發(fā)機電設(shè)備巡檢儀，分析設(shè)備內(nèi)部元件故障和老化特性，根據(jù)驅(qū)動電流擾動導(dǎo)致的電磁場改變來對諧波診斷儀進行設(shè)計。巡檢儀可以對機電設(shè)備運轉(zhuǎn)不平衡、軸承疲勞等進行檢測與分析，多應(yīng)用于供水泵、風(fēng)機和皮帶輸送機等，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運行故障，并對故障的演變趨勢進行預(yù)測，判斷故障后果的嚴重程度，是一種預(yù)防性的設(shè)備維護保養(yǎng)方案，對機電設(shè)備事故的預(yù)防起到了很好的作用。

諧波診斷儀可以對機電設(shè)備驅(qū)動電氣回路進行診斷，可以大功率電池組、三相電機、工業(yè)電容、變頻器等設(shè)備進行檢則，采用諧波傳感器對機電設(shè)備電源母線運行信號進行采集，諧波診斷裝置會對諧波信號進行采集與存儲，并對諧波進行分析，通過輸出設(shè)備形成診斷報告，并對設(shè)備的運行狀態(tài)和后續(xù)的維護保養(yǎng)提供準確的數(shù)據(jù)支持。

機電設(shè)備巡檢儀、諧波診斷儀可以與全生命周期設(shè)備管理軟件配合使用，為機電設(shè)備的日常維護與保護進行信息化管理，還可以在故障發(fā)生前進行初步診斷，可以有效提高煤礦機電設(shè)備的維護保養(yǎng)效率，是一種有效的設(shè)備管理手段?？梢远ㄆ诨虺掷m(xù)檢測設(shè)備運行狀態(tài)，將采集的運行數(shù)據(jù)存儲到服務(wù)器中，實現(xiàn)對煤礦機電設(shè)備的趨勢管理，為后續(xù)的維護保養(yǎng)提供科學(xué)參考。

3.2 技術(shù)路線

對煤礦機電設(shè)備健康狀態(tài)進行檢測，可以更好地避免設(shè)備運行事故，也可以為故障診斷提供參考。對設(shè)備運行情況進行監(jiān)測與識別是一項綜合性的技術(shù)，通過分析設(shè)備運行狀態(tài)的變化情況來對潛在的故障進行診斷。對當前的機電設(shè)備狀態(tài)信息進行采集，并結(jié)合以往的運行數(shù)據(jù)進行對比分析，確定設(shè)備運行的具體特征，分析并診斷設(shè)備內(nèi)部件是否存在異常，將來會發(fā)生哪些潛在的故障，對設(shè)備的運行狀態(tài)做出科學(xué)的預(yù)測，并結(jié)合以往的維修經(jīng)驗生成解決對策，技術(shù)主要側(cè)重于運行狀態(tài)監(jiān)測、故障識別與診斷、運行預(yù)測。

3.3 檢測管理信息系統(tǒng)

需要利用煤礦軟件平臺將機電設(shè)備管理實現(xiàn)規(guī)范化，將采集的設(shè)備運行信息進行標準化，并結(jié)合煤礦當前數(shù)據(jù)資源情況，將數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)共享。推廣應(yīng)用本安型巡檢儀、諧波診斷儀，對機電設(shè)備現(xiàn)場運行情況進行監(jiān)測，發(fā)揮出檢測儀器的數(shù)據(jù)采集和診斷功能，為維修管理提供科學(xué)的解決方案。在線檢測通過溫度、振動、電流和諧波等傳感器來臨測機電設(shè)備運行狀態(tài)，通過以太網(wǎng)、CAN通信、RS485通信或無線通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測系統(tǒng)，離線點檢則需要先獲取到設(shè)備運行狀態(tài)信息，再將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)將獲取設(shè)備運行信息進行分析，并將積累到的信息存儲到數(shù)據(jù)庫中。檢測管理系統(tǒng)中設(shè)置有機電設(shè)備基礎(chǔ)信息、日常維修信息、故障診斷信息、巡檢信息和諧波檢測信息等模塊，具有預(yù)警管理和運行狀態(tài)趨勢分析等功能。

3.4 機電設(shè)備管理流程

先根據(jù)煤礦機電設(shè)備的實際情況，建立起機電設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)，對煤礦重要機電設(shè)備進行集中管理，并獲取機電設(shè)備的基本信息、檢測維修信息、故障診斷信息等，采用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行集中管理。將高壓電纜、提升機、割煤機、水泵電機、抽放泵站、減速機等作為主要機電設(shè)備，確定設(shè)備運行狀態(tài)信息的采集頻率和檢測周期。對管理系統(tǒng)中生成的設(shè)備檢測報告進行分析，并結(jié)合機電設(shè)備的實際狀態(tài)進行驗證，建立起機電設(shè)備運行檔案，為后續(xù)的維修提供參考，再根據(jù)巡檢儀、諧波診斷儀中獲取的信息來編寫詳細的檢測報告。

4 結(jié)語

綜上所述，采用煤礦設(shè)備智能診斷技術(shù)，可以有效提高機電設(shè)備的管理水平，減少設(shè)備的維護成本，更好地保證礦井安全生產(chǎn)，實現(xiàn)對機電設(shè)備的預(yù)防性維護，可以對設(shè)備進行實時診斷并進行趨勢管理，減少機電設(shè)備停電時間，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的故障與隱患，可以更好地保證任何煤礦工作人員的生命安全，促進煤礦企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。