新巴爾虎右旗榮達礦業(yè)有限責任公司　劉金玉

0.引言

隨著鉛鋅礦開采難度的增大及環(huán)保要求的提高，相關配套設備也在不斷升級改造，高技術含量的機電設備得到廣泛使用，大大的提高了開采效率及產量。但是由于礦山設備工作環(huán)境的特殊性，礦山機電設備在使用過程中會出現很多問題。如果不能及時維修會影響產量，嚴重的會出現安全事故。所以這就需要一種能在設備運行中檢測異常提前發(fā)現故障并及時報告的系統出現。

1.機電設備故障產生的原因

1.1　設備公差配合的變化

設備的裝配設計必須有合理的公差配合，這樣才能保證設備的高效運行。但是設備在使用的過程中由于載荷、溫度以及受力零件自身的蠕變等因素，有配合關系的相鄰零部件的初始形態(tài)變化及尺寸變化方向不一致會造成配合關系發(fā)生變化。零部件配合關系的變化是造成零件相互干涉及損傷的主要原因。

1.2　設備長時間超負荷運轉

礦山機電設備都有安全系數，可滿足短時間的超負荷運行，但設備超負荷運行時自身流過的電流會變大，運動零部件的溫度會升高。如果長時間超負荷運行。設備實際輸出的參數高于設計許用值，設備線路及相關零部件很容易出現故障。

1.3　設備的老化

設備的使用過程伴隨著老化，使用時間越長，設備受到的內因及外因的影響就越大，零部件的磨損就越嚴重，并且維修的次數越多老化速度就越快。

1.4　設備潤滑不及時

設備在使用的過程中需要制定一個合理的潤滑制度，零部件之間油膜的破壞會造成零件之間的直接摩擦，不能及時補充潤滑油也是設備出現故障的一個重要因素。

2.故障診斷技術的特點及方法

故障檢測技術能根據機電設備的工作狀態(tài)信息發(fā)現問題并快速處理。它包括故障檢測和故障診斷兩個方面。具有目的性強、復合性、適用性等特點。

圖1　故障檢測診斷方法

如圖1所示故障檢測及診斷方法可以分成兩大類：一是基于數學模型的故障診斷方法，二是基于人工智能的故障診斷方法。目前基于專家系統的診斷方法經歷了由淺知識到深知識再到深淺混合的發(fā)展過程，實際應用較廣泛?；谏窠浘W絡的診斷方法通過領域內權威專家解決問題的實際案例來總結訓練，采取隱式表示方法總結同一問題的相關知識點，便于實現知識的獲取和推理，有很高的通用性；基于模糊數學的診斷方法用來診斷一些狀態(tài)是模糊的故障；依據故障、原因、故障率等原始數據可建立故障樹，可實現逐級提問就推理的過程。故障樹的診斷方法符合邏輯推理思維方式，與其他方法結合使用有更好的診斷效果。

另外，在礦山設備的檢測過程中，溫度、壓力檢測診斷方法也有大量應用。傳感器能準確、靈敏、實時的反饋檢測件的數據信息。一般包括溫度及壓力檢測。他能及時檢測軸承的溫度、油箱溫度、受力件的受力情況。通過記錄溫度、受力等數據的變化對設備進行診斷和故障預測。

3.故障診斷技術的應用

3.1　故障診斷技術的實現過程

3.1.1數學模型的建立

礦用機電設備在使用時過程中會產生許多數據，這些數據能反映設備的運行情況。因此需要建立一個數學模型能對這些設備運行情況進行及時反映，并對出現的歷史故障數據進行總結，便于故障的判斷。

3.1.2信號采集

通過安裝各類傳感器來實現礦用機電設備信號的采集。能方便的掌握設備的運行情況。由于鉛鋅礦的設備的使用環(huán)境比較惡劣，各類傳感器必須滿足礦山設備的這個特殊要求，這類傳感器需要防塵、防潮、抗震、抗信號干擾、耐高溫等特點。以便于及時的獲取需要的信號及參數。傳感器傳來的各種信息最終傳遞給計算機進行存貯。

3.1.3信息處理

傳感器采集的信息具有廣泛型，有些信息并不能直接反映設備的運行情況。因此需要對信息進行處理，篩選出有用的信息并存儲，刪除掉無用信息。

3.1.4信息分析

信號分析技術需要簡單實用。便于判斷故障信號特性。將處理后的信息進行分析，將這些信息與設備設計要求的標準參數進行對比，能更直接的反映出設備的運行狀態(tài)和故障類型。為更快的找到解決故障的措施提供可靠的保證。

3.1.5預測

將設備的信息采集、處理、分析后能系統可對設備即將發(fā)生的故障進行預測，并做到提前維修，降低故障率。

3.2　故障診斷技術的應用

3.2.1高壓異步電動機故障診斷

礦山設備中大功率的驅動設備應用較廣泛，高壓異步電動機便是驅動部件的動力源，高壓異步電動機工作電壓一般在1000V以上，具有功率大、電流小、抗沖擊的優(yōu)點。如果發(fā)生故障將嚴重的影響產量。通過故障診斷系統檢測電動機運轉部分軸承溫度、檢測潤滑部位的儲油量、電流的變化情況能及時的發(fā)現電動機工作狀態(tài)是否異常。主要包括：局部放電檢測、磁通檢測、電流高次諧波檢測等方法。通過這些數據的檢測及判斷來保證電機的可靠運行。

3.2.2礦井提升機故障診斷

礦井提升機是聯系礦井底部與上部的主要運輸設備。提升機驅動部位安裝在地面，利用鋼絲繩帶動載物箱沿既定軌道運行。它的故障直接影響到物資能否上下溝通及升降人員的人身安全。具統計，礦井提升機故障發(fā)生的主要原因是鋼絲繩的松動。因此檢測系統可通過松繩檢測裝置來檢測松繩現象。該裝置由單片機、傳感器、鋼圈等部分組成。通過檢測提升機兩天輪的轉速，來對比鋼絲繩是否會發(fā)生松動。當單片機計算得到的轉速差達到極限值，檢測裝置就發(fā)出信號報警，制動提升機，防止故障的發(fā)生。

3.3.3輸送機的故障診斷

帶式輸送機是重要的運輸設備，其主要故障是張力不足、皮帶斷裂及滾筒軸承落架等問題，因此在拉緊部位安裝張力傳感器可有效地檢測到張力的大小，便于及時調整皮帶機張力；安裝輸送帶X射線探傷裝置可在線檢測皮帶的損傷情況，并發(fā)出預警。另外在滾筒的軸承座上安裝PT100溫度傳感器，實時記錄滾筒軸承溫度，溫度高于設定溫度系統自動報警。

3.3.4采煤機故障診斷

目前煤礦使用的采煤機大多為進口產品，國產的采煤機在檢測范圍、檢測參數方面存在不足，目前應用比較成熟的是“電牽引采煤機工況檢測及故障診斷系統”。該檢測系統主要包括：采煤機兩側搖臂檢測模塊；采煤機高壓控制箱檢測模塊；變頻器通信模塊；采煤機機身外圍檢測模塊；采煤機工況檢測模塊；采煤機故障診斷模塊等方面，使用效果良好。

3.3.5通風機故障檢測

目前通風機故障檢測診斷裝置有KF-CA型通風機集中檢測儀（江西煤炭工業(yè)研究所）及FJZ型礦井主風機在線監(jiān)測與故障診斷儀（煤炭科學總院重慶分院）。FJZ型礦井主風機在線監(jiān)測與故障診斷儀是基于8089單片機開發(fā)，集故障診斷與在線檢測于一體，FJZ型礦井主風機在線監(jiān)測與故障診斷儀主要包括:1個16位中央處理器、1個四通道10位A/D轉換器、1個16位監(jiān)視定時器配備高速輸入/輸出接口、8個中斷源、兩個16位定時器及和多功能的指令系統。

4.結論

文章闡述了故障檢測診斷技術的定義及實現的過程，例舉了這項技術在實際生產中的應用，此外操作人員的安全意識及故障預警意識也需要同步加強。隨著鉛鋅礦開采難度的增大及礦山機電設備的高度集成管理，礦山機電設備的故障檢測診斷技術需要不斷的發(fā)展及革新，工作中需要更多的積累檢測及診斷經驗，保證礦山設備高效安全運行。

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