故障诊断在矿山机电设备维修中应用

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摘要:故障诊断技术的应用，对矿山机电设备维修水平提升有积极作用。在矿山机电设备维修中，需要对故障诊断技术的实践应用进行研究，优化矿山机电设备的维修管理流程，并对故障诊断技术的应用过程进行完善，并提出差异化维修保障策略，旨在提高矿山机电设备的综合维修水平。

关键词:矿山机电设备；维修；故障诊断技术；应用

0引言

故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用，则需要在设备运行原理的基础上，对矿山机电设备的实际运行进行维护与管理，提高故障诊断与综合管理水平。结合故障诊断技术的特点，在矿山机电设备维修的过程中，分析故障诊断与实时监测技术的应用，并优化故障诊断与设备维修方案，可进一步提高矿山机电设备的故障处理与故障维修的有效性、可靠性与安全性。

1矿山机电设备检测过程中出现的常见问题

1.1检测技术差，更新能力落后

矿山机电设备维修与检测的过程中，仍然存在检测技术水平不足、技术更新缓慢等问题，影响矿山机电设备维修的综合水平。此外，设备故障诊断中难以建立完善的检测体系，因此在很大程度上制约了煤矿资源的开采，导致了机电设备效率低下，始终无法提高煤矿的开采效率。

1.2企业忽视对矿山机电设备的检测问题

关于矿山机电采矿设备的日常检测工作，多数采矿企业认为只有设备出现故障问题时，才安排专门的技术人员进行维修和检测，没有出现问题时则不进行设备运行维护与故障检验检，如果煤矿企业没有严格遵照相关标准要求在使用矿山机电设备前进行严格的检测，则会给采矿工作带来极大的安全隐患，同时降低矿山机电设备的使用寿命。

1.3缺乏科学的检测流程以及合理的检测设备

煤矿企业具备合适的检测设备及能够对矿山机电设备进行科学的检测，对于提高设备维修效率具有十分重要的意义，即使企业已将相关的采矿流程和计划制定好，但在实际采矿过程中，矿山机电设备仍然占据主导地位。因此企业一定要对矿山机电设备是否进行规范化的配置、选用是否科学及是否进行了严格的检测引起重视，同时注意定期检查和维护设备，使其能够正常运行。

2矿山机电设备机械故障检测诊断技术的应用

2.1高压异步电动机故障的诊断检测

如果高压异步电机发生故障，将直接影响到所有机电设备的正常运行，从而影响正常的采矿活动，最终给采矿企业带来巨大的经济损失。随着科学技术的快速进步，先进的智能技术和信号处理技术逐渐应用于感应电机的诊断和故障检测。通过结合磁通量检测和局部放电检测两种诊断方法，利用谐波电流值来诊断和检测高压设备的故障。目前，谐波电流检测技术的发展相对缓慢，而对高、低压几乎没有大的限制，但在谐波电流检测方面的研究经验很少，这往往使高压异步电动机的准确诊断和故障检测以及使用局部放电检测方法的诊断变得困难。因此需要对电动机的保护组成及出现故障的诊断方法详细了解，以下列出几点故障诊断检测方法：2.1.1电动机保护的组成。电动机保护组成如表1所示，电动机的负序、零序电流分量及过流程度等故障信息的分布组合关系与电动机的故障类型之间具有很好的对应关系。根据这一对应关系，可以鉴别电动机故障类型，指明故障原因，从而实现了自动故障诊断。2.1.2过负荷保护。正序和负序分量从输入采样部分去除，经整流器滤波后分别送入平方米电源电路取对数，再一起加到积分电路中，送积分量到热记忆组件。电机正常时，其电流低于负载设定值的姿态值。此时，热敏元件并没有发出断电或数据信号指令，但热敏元件已将此值取为类似的热工方法。记忆被储存。当电机出现问题时，热敏元件会在短时间内用于断电或数据信号；当电机处于发热状态时，热元件不储存动能，因此姿态时间较长，有利于提高电机的工作效率，避免运行电流量大。通过多次计算，明确提出了装置过电压保护反周期特性的数学分析模型：t=rlg［I2-Ip2/I2-（KIth）2］I臆3.5Ith式中：Ith为整定电流；Ip为故障前的负荷电流；K为常数；r为时间常数；I为故障电流。2.1.3单相断路。负序电流从输入采样部分去除，经整流器滤波和平方米电源电路的对数（用低力不平衡延迟表示），送入积分延迟控制回路和固定时间控制回路通过比较电源电路。充分考虑电机缺相引起的负序电流大，力不平衡形成的负序电流小。因此，当负序量很大时，会在200ms的固定周期后切断电源，进行负序和反序周期的操作。这些特性导致了最佳的维护计划方案，见图1。2.1.4接地故障保护。该装置的接地故障保护部分由3个独立的CT构成零序回路，详见图2，通过电流电压变换器B3及整流滤波将信号送入幅值比较回路，当电流超过整定值则在0.1s内作用于信号或跳闸。

2.2故障历史记录诊断法

在机电设备的运行期间会出现各种故障，因此维修人员必须记录设备类型和故障原因。从长远角度来看，记录的故障历史和相关人员的工作情况等信息将使维修人员的经验更加丰富，为他们维修矿山机电设备提供可靠的依据。为了了解故障的性质并及时维修，使用故障历史记录诊断法不仅能快速识别故障的性质和类型，还能进行诊断和维修，而且还能显著提高诊断和维修的速度和效率，使问题得到有效的解决。

2.3球磨机的故障诊断

球磨机是一种低速机器，球磨机的振动能量通常集中在中频范围，直接将振动位移法应用于齿轮和轴承的故障分析，不能获得故障出现的原因。在这种情况下，最佳参数是振动速度，次要参数是加速度和位移。在回顾了过去球磨机故障的参考数据后，球磨机的振动速度应该在一个合理的范围内；超过7.1毫米/秒的数值则应当报警，超过18毫米/秒的数值表示状况危险。通过评估球磨机的振动速度是否在安全范围内，并与球磨机故障的参考数据进行比较，可以确定和预防球磨机的故障原因。例如球磨机由电机带动一个一级减速器，通过其输出轴的小齿轮带动大齿轮驱动滚筒。驱动电机的功率为280kW，转速740r/min，减速器的传动比为4.5。球磨机的传动小齿轮齿数Z1=24，大齿轮齿数Z2=190，传动比为7.9167，转速20.77r/min。2.3.1振动数据评析。球磨机属于低速机械设备，如果只关注旋转频率的振动，最好的主要参数应该是振动偏移。但从机械设备的特点、具体运行情况和振动试验状况来看，球磨机的振动动能普遍集中在我国的频率范围内。使用振动偏移来分析其传动齿轮和滚动轴承的常见故障会导致常见故障数据信号的丢失。因此，仍选择振动速率作为最佳主要参数，瞬时振动速度和偏移量为辅助主要参数。此外，通用旋转机械的基本振动和地震强度规范不适用于低速机械。根据历史记录的数据分析，制定了球磨机的振动规范，振动率为7.1mm/s为报警值，18mm/s为风险值。例如，虽然传动齿轮的前后、左右滚动轴承的垂直角振动值高于报警值，但当时生产制造规定不能停机，从检查情况，可再次操作，操作以加强检查为主。未来部分测点的振动值会发生明显变化，尤其是背滚动轴承的垂直方向超过风险值，径向振动值年增长率在200%左右。此时，必须立即关闭。2.3.2频谱分析。电机转速频率：fo=740衣60=12.3Hz小齿轮的旋转频率：f=740衣4.5衣60=2.74Hz大小齿轮的组合频率基频：f=2.74伊24=66Hz传动齿轮的浪涌组合频率基频（GMF）为66Hz并产生谐波频率分量，以谐波频率为核心。基频处的幅度值较小，但谐波频率处的幅度值，即2xGMF、3xGMF和4xGMF处要大得多。同时传动齿轮两侧有棱边喷涂频。间距为25Hz，为2倍速比频率；随着试验工况的恶化，常见故障传动齿轮的基频、2GMF和边缘谱线得到显着改善。该频段的特点都表明球磨机的大小齿轮轴配合不好，存在明显的不对中或齿隙漂移，传动齿轮轴受力的常见故障。速率频域波形不再是平坦的正弦波形，瞬时速度频域波形已经产生明显的单脉冲冲击数据信号，瞬时速度值达到162.7m/s2，说明传动齿轮已一定程度的影响。

2.4电铲的故障诊断

电铲是采矿业中最重要的采矿工具，是许多露天矿不可或缺的工具，电铲能否得到有效利用将会直接影响到矿山的生产效率。因此，加强对电铲的维护，减少电铲故障的发生，对于延长电铲的使用寿命，提高矿山的生产效率是非常重要的。技术人员在日常工作中应认真遵守挖掘机的操作手册，在使用挖掘机前应充分考虑和了解挖掘机的技术问题。同时，应加强与其他专业人员的沟通，彻底了解电铲的基本情况和故障历史，以便尽早预防故障，找出各种故障原因，提前制定适当的纠正措施，以便在发生故障时能立即采取措施。电铲的故障主要判断在回转齿轮机构上，常见的故障是回转齿轮机构，轴的垂直齿轮脱落，运动摇晃等。轴的垂直齿轮脱落是因为分动板没有固定或固定分动板的螺栓松动，日常中应注意对隔板进行维护和有效预防故障的发生。

3提升矿山机电设备故障诊断的策略

3.1合理应用现代润滑技术

机电设备的故障诊断和维修离不开先进的润滑技术，使用该技术才能将设备内部部件的老化和磨损问题有效解决。在检测污染的过程中，某一设备的运行对其质量或效率有重大影响。在这种情况下，应定期对机电设备进行维护和处理，通过使用润滑技术延缓内部零件的老化，从而保证机电设备的安全稳定运行。同时，对于特殊的润滑技术必须对润滑剂的质量进行仔细和彻底的监测，以确保符合相关质量标准和设计要求，从而确保设备更安全、更稳定地运行。

3.2注重技术人员的专业培训

大多数采矿设备故障诊断技术人员的学历相对较低，设备诊断和维护不够专业，只有极少数人拥有本科学历，许多从事设备维修工作的人缺乏真正的专业经验，实践经验不足，往往给设备故障诊断带来麻烦。这不仅影响了设备故障诊断的准确性和效率，而且对矿山建设的效率和施工人员的人身安全构成了严重威胁。因此，建设部门应重视对设备操作人员的专业培训，这对矿山的整体操作水平至关重要。

3.3重视日常的巡检

工作人员必须充分了解设备故障的原因，学习和寻求预防措施，并注意定期检查。在没有检查的情况下，技术人员无法准确评估设备的使用情况或内部部件的磨损情况，因此，无法预测可能对矿山生产产生重大影响的设备故障。从许多设备故障的案例中可以看出，设备故障的发生具有一定的警示作用，如果能提前进行常规检查，就能在设备发生小故障时，及时进行处理，有效避免大故障的发生，造成不必要的生产事故。在日常检查中，必须更新和完善管理制度，注意相关细节。同时也要了解合格工人的专业水平，通过科学分工发挥他们的优势。此外，应根据采矿设备的特点，建立完善的检查制度，如果在检查中发现设备缺陷，应及时报告和纠正。

3.4构建完善的机电设备维护标准

在机电设备维修过程中结合实际情况，以制定和完善更加系统全面的机电设备维修标准，有效合理地确定和维护机电设备的性能，能够快速有效地诊断机电设备出现的故障，维修人员必须了解机电设备的内容和维修方法。鉴于机电设备维修与行业发展的密切关系，维修标准的制定应统一各利益相关方的具体标准，建立对机电设备的合理要求，并进行相应的诊断和维修，以充分保证系统的安全和稳定。同时，严格遵照矿山机电设备维修保护的相关标准要求，满足矿产企业发展的需求。在设计和开发过程中应考虑机电设备优化的概念，并考虑对各类机电设备进行有效的优化，对设备进行不断更新和完善。

4结语

综上所述，随着我国煤矿行业的快速发展和对先进设备需求的不断增加，市面上出现了许多新的设备和技术。新设备和技术与信息时代的结合提高了采矿业的安全性，也大大提高了各个采矿企业的经济效益。要想实现矿山开采工作的可持续发展，只有通过全面分析机械设备故障诊断技术，并有效掌握各项技术，进而从根本上使机电设备质量得到提高，保证我国矿山开采的生产质量以及生产效率。

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作者:刘林 单位:贵州工业职业技术学院