矿山机电设备故障诊断技术的应用分析

摘要:作为一门新兴科学,设备故障诊断技术涉及的学科多、内容复杂,并且要求其运用者必须掌握大量专业设备的运行、维护经验。当前与我国矿山设备相适应的故障诊断技术无论在技术研发还是应用上都还不成熟,机电设备管理者应与技术人员共同努力,促进新技术的应用和推广,以实现煤矿企业的经济目标和安全目标。本文根据笔者多年工作经验,设备故障诊断技术的原理、发展、具体方法及应用进行了探讨.

关键词:矿山 机电 设备 故障 诊断 技术

中图分类号：TU85文献标识码： A 文章编号：

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1 故障诊断技术概述

上世纪70年代以来, 机电设备故障诊断技术技术在欧美等工业较为发达的国家和地区得到率先应用,并因其分析能力强、准确率高等优点迅速得到发展和普及,我国在80年代初期也开始了对该技术的研究,并在近年来取得了一系列令人瞩目的成果,但与国际先进水平相比,仍存在着不小的差距,尤其是煤矿设备故障诊断技术的应用还不够成熟。因此矿山机电设备管理者应有意识地加快对故障诊断技术的认识和掌握,在设备运行信息的采集、整理与分析,检测结果与标准的对比,确定故障状态和部位,提出诊断决策方案和诊断结论等各个环节充分研究其特性与功能,以实现对设备故障准确、高效的预测,减少维修的盲目性,提高其运行效率。机电设备故障诊断技术基于计算机技术、信息技术、传感器技术等多学科的综合性技术,其原理是通过状态检测、故障诊断定量地掌握机电设备运行工况参数,对机电设备的安全可靠性和工作性能作出预测,并对异常原因、部位、危害程度等进行识别和评价,确定应采取的对策,既能检测和识别现状,又可以预测未来。

2 将故障诊断技术运用于矿山机电设备的维修中

2 . 1 故障诊断技术的具体方法

故障诊断技术主要包括以下几种具体方法:(1)参考故障记录。该方法首先需要对较明显的故障部位通过系统和依赖性元器件进行细致的分析排查,将以往产生事故的特征、原因、处理方法等结论归纳形成一个设备故障诊断数据库,当相同故障再次出现的时候,可以依据历史经验快速定位事故的类型与原因。

(2)温度、压力检测。正常运行条件下矿山机电设备的轴承、传动箱等相关部位具有相对恒定的温度及压力参数,通过对不同设备、不同部位相关参数的连续检测并将其与历史数据进行对比,即可灵敏,正确地反映出设备当前的状态。该方法具有直观、快速的优点,目前在矿山机电设备诊断中应用较为普遍。

(3)运用小波神经网络。该方法是矿山机电设备诊断中的前沿技术,通过学习可以描述几乎所有任意的非线性系统。由于矿山机电设备的故障诊断中从故障初始征兆到故障源的映射通常具有复杂的非线性映射关系,因此该方法在故障诊断方面的作用非常突出。

(4)引入模糊数学概念。模糊数学可以针对矿山机电故障中复杂的映射关系建立数学模型,并基于故障的隐蔽性与渐变性特点建立表示故障原因和各种征兆之间模糊因果关系对应矩阵。为提高精度,可在诊断的过程中根据经验积累对权矩阵进行修改。使得定量分析与专家经验、定性分析相结合,并在计算机上实现,为诊断决策提供依据。(5)故障诊断专家系统。该系统能够综合运用各专业技术、各领域经验,模拟专家的思维过程,对故障进行分析诊断。国内现有的一些矿山机电设备故障诊断专家系统,其知识库的构成通常先借助于建立采煤机故障树,并在对故障树进行定性、定量分析后得出由产生式表示成的多条规则。

2 . 2 矿山机电设备故障诊断的实例

2.2.1皮带运输机。常见故障是减速机断轴，最常见的断轴发生在减速机第一级垂直伞齿轮轴的高速轴上。引起断轴的原因主要有两个 :

1)减速机高速轴设计强度不够。这种情况一般发生在轴肩处。由于此处有过渡圆角 ,极易发生疲劳损坏 ,如圆角过小会使减速机在较短的时间内断轴。断轴后的断口通常比较平齐 ,应当更换减速机或修改减速机的设计。

2)高速轴不同心。电机轴与减速机高速轴不同心时会使减速机输入轴增加径向载荷 ,加大轴上的弯矩 ,长期运转会发生断轴现象。在安装与维修时 ,应仔细调整其位置 ,保证两轴同心。在大多数情况下电机轴不会发生断轴 ,这是因为电机轴的材料一般是 45号钢 ,电机轴比较粗 ,应力集中情况要好一些。

2.2.2 采煤机电牵引。采煤机工况检测机故障诊断系统作为科研课题被列入“九五”重点科技攻关计划以来,我国交流电牵引采煤机的故障诊断技术得到了迅速的发展,当前已经投入应用的系统包括采煤机左、右摇臂检测单元、机身检测单元、高压控制箱检测单元、变频器通信单元、工况检测及故障诊断单元与检测显示单元等部分,通过对几十个工况参数的实时检测,将信息传递至微型计算机,通过各单元与控制中心接点通信的连接方式,对设备进行过压、欠压、过流、温度等保护,当有故障发生或判定有故障风险时,可通过彩色液晶屏显示诊断结果同时开通报警提示。

3矿山机电设备中电气断路故障的检测和维修步骤

要想做好矿山机电设备的断路故障检测，就必须要了解一定的检测流程和步骤，并且严重的按照其操作顺序进行执行。下面笔者将从几个方面对检测和维修的步骤进行分析。

3.1 在对矿山的机电断路进行检测前，工作人员首先应该详细的分析矿山的基本电气设备的分布和连接情况。并且根据相关的维修图纸的内容对各个元件和线缆的检测顺序进行排列。

3.2 在监测的过程中，有关的工作人员还应该加强对故障的发生前兆以及表现形式的了解，并根据其对断路可能存在的故障形式进行初始判断。这样可以有效的提高检测效率。

3.3 如果不能通过外表检查的方法来确定机电设备中电气设备中的可疑故障点时，必须进行更深层次的故障检测。这时，技术人员可以尝试采用试验方法对电气控制的动作顺序和完成情况逐一进行检测。同时，采用该方法时也必须注意以下情况：

①试验部位最好选在断路故障最有可能的控制环节，从而减少不必要的检测时间。②试验时避免人为触动线路中的接触器等电器元件，确保不要因为电气断路故障的检测而导致其它的电气设备损坏。③在进行试验时，必须确保电气设备和技术人员的安全，尽量不要在主回路上进行试验，尽可能在控制回路上进行。④矿山机电设备中的短路故障不能进行试验的情况，应采用别的方法。

3.4 使用相关仪表检测断路故障部位时，也要进行试验性检查，发现某一个动作顺序或者是某一个控制环节出现问题，就可能粗略地确定矿山机电设备中的某一条电气线路可能有故障，这时候就需要进行更详细的检测，从而检测出确切的故障。此外，为了便于今后遇到同样故障时的检测工作，在每一次电气断路故障检测排除后，应详细地记录检测方法、故障维修情况，总结经验，进而掌握矿山机电设备中电气断路故障的规律，并提高矿山机电电气断路故障检测效率。

4 结语

自动化技术水平的不断提高使机电设备在现代矿山生产中的作用和影响不断增加,然而机电设备一旦发生运行故障将造成严重的经济损失甚至重大人员伤亡事故,不利于企业的良性发展。在这一背景下,故障诊断技术因其具有的早期故障检测判别功能开始受到煤炭行业的关注,并在实际推广应用中避免了一系列事故风险的发生,促进了设备系统安全性的提高。随着科学技术,特别是自动化技术水平的不断提高,机电设备在现代矿山生产中的作用和影响也在不断增加,设备运行、维护、检修的费用已经成为了煤矿生产成本的一大组成部分,加之矿山作业具其有特殊性,一旦机电设备发生运行故障将造成严重的经济损失甚至重大人员伤亡事故,极大地不利于企业的良性发展。在这一背景下,故障诊断系统因其早期故障检测判别功能开始受到煤炭行业的关注,并在实际推广应用中避免了一系列事故风险的发生,促进了设备系统安全性的提高。

参考文献

[1] 王琳.机械设备故障诊断与监测的常用方法及其发展趋势[J].武汉工业大学学报,2000(3).

[2] 徐精彩,孙红丽,赵敏.故障诊断技术及其在煤炭行业上应用研究[J].煤矿机械,2003(11).