故障診斷在礦山機電設備維修中應用
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摘要:故障診斷技術(shù)的應用，對礦山機電設備維修水平提升有積極作用。在礦山機電設備維修中，需要對故障診斷技術(shù)的實踐應用進行研究，優(yōu)化礦山機電設備的維修管理流程，并對故障診斷技術(shù)的應用過程進行完善，并提出差異化維修保障策略，旨在提高礦山機電設備的綜合維修水平。
關鍵詞:礦山機電設備；維修；故障診斷技術(shù)；應用
0引言
故障診斷技術(shù)在礦山機電設備維修中的應用，則需要在設備運行原理的基礎上，對礦山機電設備的實際運行進行維護與管理，提高故障診斷與綜合管理水平。結(jié)合故障診斷技術(shù)的特點，在礦山機電設備維修的過程中，分析故障診斷與實時監(jiān)測技術(shù)的應用，并優(yōu)化故障診斷與設備維修方案，可進一步提高礦山機電設備的故障處理與故障維修的有效性、可靠性與安全性。
1礦山機電設備檢測過程中出現(xiàn)的常見問題
1.1檢測技術(shù)差，更新能力落后
礦山機電設備維修與檢測的過程中，仍然存在檢測技術(shù)水平不足、技術(shù)更新緩慢等問題，影響礦山機電設備維修的綜合水平。此外，設備故障診斷中難以建立完善的檢測體系，因此在很大程度上制約了煤礦資源的開采，導致了機電設備效率低下，始終無法提高煤礦的開采效率。
1.2企業(yè)忽視對礦山機電設備的檢測問題
關于礦山機電采礦設備的日常檢測工作，多數(shù)采礦企業(yè)認為只有設備出現(xiàn)故障問題時，才安排專門的技術(shù)人員進行維修和檢測，沒有出現(xiàn)問題時則不進行設備運行維護與故障檢驗檢，如果煤礦企業(yè)沒有嚴格遵照相關標準要求在使用礦山機電設備前進行嚴格的檢測，則會給采礦工作帶來極大的安全隱患，同時降低礦山機電設備的使用壽命。
1.3缺乏科學的檢測流程以及合理的檢測設備
煤礦企業(yè)具備合適的檢測設備及能夠?qū)ΦV山機電設備進行科學的檢測，對于提高設備維修效率具有十分重要的意義，即使企業(yè)已將相關的采礦流程和計劃制定好，但在實際采礦過程中，礦山機電設備仍然占據(jù)主導地位。因此企業(yè)一定要對礦山機電設備是否進行規(guī)范化的配置、選用是否科學及是否進行了嚴格的檢測引起重視，同時注意定期檢查和維護設備，使其能夠正常運行。
2礦山機電設備機械故障檢測診斷技術(shù)的應用
2.1高壓異步電動機故障的診斷檢測
如果高壓異步電機發(fā)生故障，將直接影響到所有機電設備的正常運行，從而影響正常的采礦活動，最終給采礦企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。隨著科學技術(shù)的快速進步，先進的智能技術(shù)和信號處理技術(shù)逐漸應用于感應電機的診斷和故障檢測。通過結(jié)合磁通量檢測和局部放電檢測兩種診斷方法，利用諧波電流值來診斷和檢測高壓設備的故障。目前，諧波電流檢測技術(shù)的發(fā)展相對緩慢，而對高、低壓幾乎沒有大的限制，但在諧波電流檢測方面的研究經(jīng)驗很少，這往往使高壓異步電動機的準確診斷和故障檢測以及使用局部放電檢測方法的診斷變得困難。因此需要對電動機的保護組成及出現(xiàn)故障的診斷方法詳細了解，以下列出幾點故障診斷檢測方法：2.1.1電動機保護的組成。電動機保護組成如表1所示，電動機的負序、零序電流分量及過流程度等故障信息的分布組合關系與電動機的故障類型之間具有很好的對應關系。根據(jù)這一對應關系，可以鑒別電動機故障類型，指明故障原因，從而實現(xiàn)了自動故障診斷。2.1.2過負荷保護。正序和負序分量從輸入采樣部分去除，經(jīng)整流器濾波后分別送入平方米電源電路取對數(shù)，再一起加到積分電路中，送積分量到熱記憶組件。電機正常時，其電流低于負載設定值的姿態(tài)值。此時，熱敏元件并沒有發(fā)出斷電或數(shù)據(jù)信號指令，但熱敏元件已將此值取為類似的熱工方法。記憶被儲存。當電機出現(xiàn)問題時，熱敏元件會在短時間內(nèi)用于斷電或數(shù)據(jù)信號；當電機處于發(fā)熱狀態(tài)時，熱元件不儲存動能，因此姿態(tài)時間較長，有利于提高電機的工作效率，避免運行電流量大。通過多次計算，明確提出了裝置過電壓保護反周期特性的數(shù)學分析模型：t=rlg［I2-Ip2/I2-（KIth）2］I臆3.5Ith式中：Ith為整定電流；Ip為故障前的負荷電流；K為常數(shù)；r為時間常數(shù)；I為故障電流。2.1.3單相斷路。負序電流從輸入采樣部分去除，經(jīng)整流器濾波和平方米電源電路的對數(shù)（用低力不平衡延遲表示），送入積分延遲控制回路和固定時間控制回路通過比較電源電路。充分考慮電機缺相引起的負序電流大，力不平衡形成的負序電流小。因此，當負序量很大時，會在200ms的固定周期后切斷電源，進行負序和反序周期的操作。這些特性導致了最佳的維護計劃方案，見圖1。2.1.4接地故障保護。該裝置的接地故障保護部分由3個獨立的CT構(gòu)成零序回路，詳見圖2，通過電流電壓變換器B3及整流濾波將信號送入幅值比較回路，當電流超過整定值則在0.1s內(nèi)作用于信號或跳閘。
2.2故障歷史記錄診斷法
在機電設備的運行期間會出現(xiàn)各種故障，因此維修人員必須記錄設備類型和故障原因。從長遠角度來看，記錄的故障歷史和相關人員的工作情況等信息將使維修人員的經(jīng)驗更加豐富，為他們維修礦山機電設備提供可靠的依據(jù)。為了了解故障的性質(zhì)并及時維修，使用故障歷史記錄診斷法不僅能快速識別故障的性質(zhì)和類型，還能進行診斷和維修，而且還能顯著提高診斷和維修的速度和效率，使問題得到有效的解決。
2.3球磨機的故障診斷
球磨機是一種低速機器，球磨機的振動能量通常集中在中頻范圍，直接將振動位移法應用于齒輪和軸承的故障分析，不能獲得故障出現(xiàn)的原因。在這種情況下，最佳參數(shù)是振動速度，次要參數(shù)是加速度和位移。在回顧了過去球磨機故障的參考數(shù)據(jù)后，球磨機的振動速度應該在一個合理的范圍內(nèi)；超過7.1毫米/秒的數(shù)值則應當報警，超過18毫米/秒的數(shù)值表示狀況危險。通過評估球磨機的振動速度是否在安全范圍內(nèi)，并與球磨機故障的參考數(shù)據(jù)進行比較，可以確定和預防球磨機的故障原因。例如球磨機由電機帶動一個一級減速器，通過其輸出軸的小齒輪帶動大齒輪驅(qū)動滾筒。驅(qū)動電機的功率為280kW，轉(zhuǎn)速740r/min，減速器的傳動比為4.5。球磨機的傳動小齒輪齒數(shù)Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2=190，傳動比為7.9167，轉(zhuǎn)速20.77r/min。2.3.1振動數(shù)據(jù)評析。球磨機屬于低速機械設備，如果只關注旋轉(zhuǎn)頻率的振動，最好的主要參數(shù)應該是振動偏移。但從機械設備的特點、具體運行情況和振動試驗狀況來看，球磨機的振動動能普遍集中在我國的頻率范圍內(nèi)。使用振動偏移來分析其傳動齒輪和滾動軸承的常見故障會導致常見故障數(shù)據(jù)信號的丟失。因此，仍選擇振動速率作為最佳主要參數(shù)，瞬時振動速度和偏移量為輔助主要參數(shù)。此外，通用旋轉(zhuǎn)機械的基本振動和地震強度規(guī)范不適用于低速機械。根據(jù)歷史記錄的數(shù)據(jù)分析，制定了球磨機的振動規(guī)范，振動率為7.1mm/s為報警值，18mm/s為風險值。例如，雖然傳動齒輪的前后、左右滾動軸承的垂直角振動值高于報警值，但當時生產(chǎn)制造規(guī)定不能停機，從檢查情況，可再次操作，操作以加強檢查為主。未來部分測點的振動值會發(fā)生明顯變化，尤其是背滾動軸承的垂直方向超過風險值，徑向振動值年增長率在200%左右。此時，必須立即關閉。2.3.2頻譜分析。電機轉(zhuǎn)速頻率：fo=740衣60=12.3Hz小齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率：f=740衣4.5衣60=2.74Hz大小齒輪的組合頻率基頻：f=2.74伊24=66Hz傳動齒輪的浪涌組合頻率基頻（GMF）為66Hz并產(chǎn)生諧波頻率分量，以諧波頻率為核心?；l處的幅度值較小，但諧波頻率處的幅度值，即2xGMF、3xGMF和4xGMF處要大得多。同時傳動齒輪兩側(cè)有棱邊噴涂頻。間距為25Hz，為2倍速比頻率；隨著試驗工況的惡化，常見故障傳動齒輪的基頻、2GMF和邊緣譜線得到顯著改善。該頻段的特點都表明球磨機的大小齒輪軸配合不好，存在明顯的不對中或齒隙漂移，傳動齒輪軸受力的常見故障。速率頻域波形不再是平坦的正弦波形，瞬時速度頻域波形已經(jīng)產(chǎn)生明顯的單脈沖沖擊數(shù)據(jù)信號，瞬時速度值達到162.7m/s2，說明傳動齒輪已一定程度的影響。
2.4電鏟的故障診斷
電鏟是采礦業(yè)中最重要的采礦工具，是許多露天礦不可或缺的工具，電鏟能否得到有效利用將會直接影響到礦山的生產(chǎn)效率。因此，加強對電鏟的維護，減少電鏟故障的發(fā)生，對于延長電鏟的使用壽命，提高礦山的生產(chǎn)效率是非常重要的。技術(shù)人員在日常工作中應認真遵守挖掘機的操作手冊，在使用挖掘機前應充分考慮和了解挖掘機的技術(shù)問題。同時，應加強與其他專業(yè)人員的溝通，徹底了解電鏟的基本情況和故障歷史，以便盡早預防故障，找出各種故障原因，提前制定適當?shù)募m正措施，以便在發(fā)生故障時能立即采取措施。電鏟的故障主要判斷在回轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)上，常見的故障是回轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)，軸的垂直齒輪脫落，運動搖晃等。軸的垂直齒輪脫落是因為分動板沒有固定或固定分動板的螺栓松動，日常中應注意對隔板進行維護和有效預防故障的發(fā)生。
3提升礦山機電設備故障診斷的策略
3.1合理應用現(xiàn)代潤滑技術(shù)
機電設備的故障診斷和維修離不開先進的潤滑技術(shù)，使用該技術(shù)才能將設備內(nèi)部部件的老化和磨損問題有效解決。在檢測污染的過程中，某一設備的運行對其質(zhì)量或效率有重大影響。在這種情況下，應定期對機電設備進行維護和處理，通過使用潤滑技術(shù)延緩內(nèi)部零件的老化，從而保證機電設備的安全穩(wěn)定運行。同時，對于特殊的潤滑技術(shù)必須對潤滑劑的質(zhì)量進行仔細和徹底的監(jiān)測，以確保符合相關質(zhì)量標準和設計要求，從而確保設備更安全、更穩(wěn)定地運行。
3.2注重技術(shù)人員的專業(yè)培訓
大多數(shù)采礦設備故障診斷技術(shù)人員的學歷相對較低，設備診斷和維護不夠?qū)I(yè)，只有極少數(shù)人擁有本科學歷，許多從事設備維修工作的人缺乏真正的專業(yè)經(jīng)驗，實踐經(jīng)驗不足，往往給設備故障診斷帶來麻煩。這不僅影響了設備故障診斷的準確性和效率，而且對礦山建設的效率和施工人員的人身安全構(gòu)成了嚴重威脅。因此，建設部門應重視對設備操作人員的專業(yè)培訓，這對礦山的整體操作水平至關重要。
3.3重視日常的巡檢
工作人員必須充分了解設備故障的原因，學習和尋求預防措施，并注意定期檢查。在沒有檢查的情況下，技術(shù)人員無法準確評估設備的使用情況或內(nèi)部部件的磨損情況，因此，無法預測可能對礦山生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響的設備故障。從許多設備故障的案例中可以看出，設備故障的發(fā)生具有一定的警示作用，如果能提前進行常規(guī)檢查，就能在設備發(fā)生小故障時，及時進行處理，有效避免大故障的發(fā)生，造成不必要的生產(chǎn)事故。在日常檢查中，必須更新和完善管理制度，注意相關細節(jié)。同時也要了解合格工人的專業(yè)水平，通過科學分工發(fā)揮他們的優(yōu)勢。此外，應根據(jù)采礦設備的特點，建立完善的檢查制度，如果在檢查中發(fā)現(xiàn)設備缺陷，應及時報告和糾正。
3.4構(gòu)建完善的機電設備維護標準
在機電設備維修過程中結(jié)合實際情況，以制定和完善更加系統(tǒng)全面的機電設備維修標準，有效合理地確定和維護機電設備的性能，能夠快速有效地診斷機電設備出現(xiàn)的故障，維修人員必須了解機電設備的內(nèi)容和維修方法。鑒于機電設備維修與行業(yè)發(fā)展的密切關系，維修標準的制定應統(tǒng)一各利益相關方的具體標準，建立對機電設備的合理要求，并進行相應的診斷和維修，以充分保證系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。同時，嚴格遵照礦山機電設備維修保護的相關標準要求，滿足礦產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的需求。在設計和開發(fā)過程中應考慮機電設備優(yōu)化的概念，并考慮對各類機電設備進行有效的優(yōu)化，對設備進行不斷更新和完善。
4結(jié)語
綜上所述，隨著我國煤礦行業(yè)的快速發(fā)展和對先進設備需求的不斷增加，市面上出現(xiàn)了許多新的設備和技術(shù)。新設備和技術(shù)與信息時代的結(jié)合提高了采礦業(yè)的安全性，也大大提高了各個采礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。要想實現(xiàn)礦山開采工作的可持續(xù)發(fā)展，只有通過全面分析機械設備故障診斷技術(shù)，并有效掌握各項技術(shù)，進而從根本上使機電設備質(zhì)量得到提高，保證我國礦山開采的生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。
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作者:劉林 單位:貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院