浅谈矿山机电设备故障的检测技术

来源:用户上传      作者: 刘树棉

　　【摘 要】随着我国采矿业的不断发展，采矿业自动化程度的不断提高，矿山机电设备得到了越来越广泛的应用，这时机电设备的安全、可靠运行就显得尤为重要，否则将有可能造成严重的经济损失、人员伤亡或恶劣的社会影响。因此，对矿工机电设备的工况进行科学检测，对其可能出现的故障及其发展趋势进行科学的诊断和预防控制就显得尤为重要。对此，本文将对矿山机电设备的故障检测技术进行探讨，旨在改善矿山机电设备的运行效率，确保其安全、经济、可靠的运行。
　　【关键词】矿山机电设备；故障；检测技术；故障诊断
　　引言
　　随着矿山机电设备在采矿企业中应用范围的不断扩大，要想保证它们在生产中作用与职能的充分发挥，就必须做好矿山机电设备的检测、保养以及维修工作，在降低设备故障发生率的同时，延长矿山机电设备的使用寿命，使其能够为企业的发展做出更大的贡献。但是，我国矿山机电设备的维修主要还是沿用了传统的故障检测技术和维修方法，与发达国家存在着比较大的差距。同时，随着矿山机电设备类型和工作性能的不断提高，矿山设备重型化、自动化、大型化的趋势不断加强，其内部构造和工作原理也日趋复杂，这就使得传统的故障检修技术和方法已经无法满足当前采矿企业的发展需要。而现代故障诊断技术在矿山机电设备中应用，能够有效提高设备故障检测的效率和准确性，做到对设备潜在故障的及时排查，并采取有针对性的维护措施，这对提高矿山设备的管理水平、确保矿山设备的安全运行显然是非常有帮助的。
　　1.矿井提升机设备的故障检测与诊断
　　提升机是矿山机电设备中最常见、使用最频繁的设备之一，其主要作用和职能是对材料、矿石，煤炭和工作人员的升降，因此它与矿山企业的正常生产和工作人员的生命安全息息相关。提升机最容易出现的故障就是松绳故障，一旦发生其危害性是非常重大的，有可能会造成严重的经济损失或人员伤亡。
　　目前，比较先进、高效、简单的松绳监测装置，主要包括霍尔传感器、单片机两部分，工作原理是：在提升机天轮上逐个安装小磁钢，并将霍尔传感器安装在最合理的位置，进而实现对提升机天轮运转速度的有效检测。提升机在正常工作状态下，也就是不会出现松绳故障时，提升机天轮的运转速度是保持不变的，霍尔传感器测算出来的计数脉冲个数也并无差异，所以单片机得出的天轮行程差为零。而当矿用提升机的钢丝存在松绳隐患时，提升机的两个天轮行程会出现不同程度的差异，这时单片机能够对两个天轮的行程差进行快速的计算，当其达到预警值后会及时发出报警信号。当保护值和行程差一致时，该装置会及时发出对提升机设备的控制信号，使提升机能够及时刹车并停止运转，进而确保提升机周边环境的安全。
　　2.矿用通风机的故障检测与诊断
　　目前，市场上针对矿用通风机的故障检测与诊断的技术还不是很多，但是针对通风机的故障检测与排除却是十分重要的，它在很大程度上决定了矿工以及管理人员的身体健康。在现阶段，矿山企业可以选择KF－CA型号的通风机集中检测仪或者FJZ型号矿井通风机在线监测和故障诊断仪，二者在通风机的故障检测方面都是非常先进的，具有高效、丰富的指令系统，如16位的定时器、18位的中央处理器、16位的监视定时器以及高速的数据传输接口等，其检测与诊断的基本原理为：发出指令→诊断仪实施诊断→处理器进行检测分析→定时器进行时间限定→诊断结果的高速输入与输出→完成诊断。
　　3.采煤机的故障诊断与工况检测
　　众所周知，我国以前自主研发的采煤机存在检测质量差、故障检测水平低下、诊断功能不系统等缺陷，但随着电牵引采煤机工况检测及故障诊断系统的研制成功，已经得到了很大的改善，该故障检测诊断系统主要包括以下三个单元：
　　3.1 故障诊断与工况检测单元
　　该单元通过Windows操作系统与微型计算机相连，并实现了与采煤机控制中心的接点通信，当该单元检测到设备故障时，会在第一时间在屏幕上显示采煤机故障的类型，并同时向采煤机的控制中心发出报警信号，这时控制中心可以及时采取相应的控制措施。
　　3.2 变频器通信单元
　　该系统的变频器通信单元拥有独立的液晶显示屏，可实现对27个工况参数的检测，如采煤机的变频器输入电压、电流、牵引速度等参数；此外，该单元还拥有多种保护功能，例如过压或欠压保护、过载保护、温度保护、过流保护等。该单元的主要作用和职能就是将检测信号准确、及时传送到故障诊断与工况检测中心，由检测中心对相应的数据进行处理，最终实现集中显示。
　　3.3 检测显示单元
　　该系统的显示单元主要包括一块液晶彩色显示屏和相关的组成电路，能够实现对采煤机运行状况报警、操作状态的提示、故障检测结果以及所有工况检测参数等内容的显示。
　　4.高压异步电动机的故障检测与诊断
　　高压异步电动机在矿山机电设备中得到了大量而广泛的应用，例如水泵、提升机、压风机等设备大部分都是使用的6kv的高压异步电动机进行牵引，由于设备在运行过程中会受到机械磨损、绝缘老化等因素的影响，因此高压异步电动机的故障时有发生，有时不仅会影响到采矿企业的正常运转，严重时还会造成大量的经济损失，因此需要引起设备管理人员的足够重视。在高压异步电动机的故障检测与诊断工程中，工作人员要重视人工神经网络、模糊逻辑、专家系统等人工智能技术的应用，这样才能有效提高设备故障检测的准确性。针对高压异步电动机的故障检测与诊断技术主要有：
　　4.1 局部放电检测
　　研究发现，高压电动机定子侧的许多电气故障都呈现出放电现象加剧的趋势，而且放电现象与电机的绝缘剩余寿命有。通过高频检测仪和CT，或通过射频天线和带通滤波器检测局放脉冲，可辨别各种局放源以诊断定子的不同故障。
　　4.2 磁通检测
　　电机的定子故障会使内部磁通在切向和径向上的分量产生改变，因此可以对其两个分量的磁通变化情况进行检测，这样就可对定子故障进行诊断。这种方法虽然在高压电机的定子侧的多种故障检测中得到了很好的应用，但是必须配备专业的磁通检测仪器，使用起来不是很方便，并且队员较弱信号的检测效果较差。
　　5.结语
　　综上所述，矿山机电设备的安全、可靠运行是至关重要的，对其故障的检测和相关技术的运用需要引起设备管理人员的足够重视，并多加强对相关工作人员在专业知识、安全意识等方面的教育和培训，构建健全、完善的矿山设备故障检测诊断机制，及时完善相关管理制度和规范，这样才能维持矿山机电设备的正常运转，实现更高的经济效益和社会效益。
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