白 偉

（運(yùn)城職業(yè)技術(shù)大學(xué)， 山西 運(yùn)城 044000）

0 引言

基于礦用大型機(jī)電設(shè)備實(shí)際作用進(jìn)行分析， 結(jié)合傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)帶有的局限性， 進(jìn)而針對(duì)故障診斷技術(shù)做好對(duì)應(yīng)的分析與處理，提出諧波故障診斷技術(shù)，確保在礦山大型電氣設(shè)備之中加以應(yīng)用。 這樣的研究突破傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)的束縛，對(duì)礦山的安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 諧波故障診斷技術(shù)

諧波屬于周期電氣量正弦分量， 頻率屬于基波頻率整數(shù)倍。 在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為了減少生產(chǎn)成本，確保電氣設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，就出現(xiàn)了諧波診斷技術(shù)。這一技術(shù)的應(yīng)用不需要停止、拆分和接觸設(shè)備就能診斷設(shè)備，基本原理在于：結(jié)合電流法與諧波分析法，通過電流諧波來對(duì)電氣設(shè)備的劣化狀態(tài)進(jìn)行診斷， 在電氣設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)不受影響，在不破壞設(shè)備附近狀態(tài)平衡的基礎(chǔ)上，就可以針對(duì)設(shè)備是否出現(xiàn)劣化以及劣化等級(jí)進(jìn)行檢測(cè)診斷。同時(shí)，量化施加在機(jī)械設(shè)備上的壓力、機(jī)器故障以及劣化程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器可靠性與性能的預(yù)測(cè)診斷分析。 一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常情況，就可以及時(shí)進(jìn)行識(shí)別與評(píng)價(jià)，提出合理的維修策略[1]。

2 礦山電氣設(shè)備的PHM 系統(tǒng)需求

結(jié)合礦山大型電器設(shè)備工作環(huán)境、故障部位、運(yùn)行要求，設(shè)計(jì)能夠匹配電氣設(shè)備故障檢測(cè)的PHM 系統(tǒng)[2]。 PHM系統(tǒng)本身需要擁有相應(yīng)的功能：①信號(hào)采集，連續(xù)采集設(shè)備故障檢測(cè)需要的性能要素；②處理干擾因素，利用諧波故障診斷法，只需對(duì)諧波要素進(jìn)行檢測(cè)，過濾間諧波、噪聲等干擾因素，就可以確保諧波信號(hào)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，保證檢測(cè)結(jié)果達(dá)到要求；③故障檢測(cè)，基于設(shè)備故障診斷技術(shù)準(zhǔn)確地診斷設(shè)備故障的類型和等級(jí)；④數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，基于準(zhǔn)則做好采集數(shù)據(jù)的劃分保存， 及時(shí)調(diào)整數(shù)據(jù)； ⑤故障預(yù)測(cè)，基于特定算法做好數(shù)據(jù)響應(yīng)的預(yù)測(cè)處理；⑥狀態(tài)判斷功能，按照采集的性能數(shù)據(jù)，結(jié)合診斷技術(shù)對(duì)系統(tǒng)檢測(cè)的電氣設(shè)備健康狀態(tài)做出合理的判斷； ⑦制定維修方案，基于預(yù)測(cè)的狀態(tài)結(jié)果，搭配單向性能數(shù)據(jù)結(jié)果的分析，獲取結(jié)論顯示以及相應(yīng)的預(yù)警。

3 礦山大型電氣設(shè)備中諧波診斷技術(shù)PHM體系的應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

基于上述的功能分析，在礦山之中應(yīng)用基于諧波故障診斷技術(shù)的電氣設(shè)備故障診斷器，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)示意圖見圖1。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)示意圖Fig.1 Schematic diagram of field inspection

在實(shí)際的應(yīng)用過程中，步驟主要包含：①通過諧波檢測(cè)儀進(jìn)行諧波信號(hào)的檢測(cè)； ②做好諧波信號(hào)的預(yù)處理分析，獲取準(zhǔn)確的諧波參數(shù)；③記錄并存儲(chǔ)諧波參數(shù)，做好相應(yīng)的預(yù)測(cè)分析；④對(duì)比專家數(shù)據(jù)庫，獲取設(shè)備狀態(tài)報(bào)告。

3.2 診斷報(bào)告

基于諧波診斷技術(shù)的PHM 體系，進(jìn)行針對(duì)性的故障診斷。 在具體的診斷過程中，以電機(jī)軸承測(cè)試進(jìn)行分析。 針對(duì)電機(jī)軸承測(cè)試診斷報(bào)告，具體見表1。

通過報(bào)告分析， 發(fā)現(xiàn)馬達(dá)部因?yàn)楦邷卣駝?dòng)和負(fù)載變動(dòng)引起的校準(zhǔn)變化影響，會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)。通過對(duì)于軸承拆卸， 反負(fù)載軸承屬于雙列滾珠軸承，因?yàn)闄z修時(shí)的疏忽，僅僅是針對(duì)一列滾珠進(jìn)行了潤滑油的添加，另外一些沒有潤滑，導(dǎo)致電機(jī)溫度上升。不過負(fù)載端軸承沒有出現(xiàn)問題[3]。

表1 高次諧波智能劣化診斷結(jié)果Tab.1 Diagnostic results of intelligent degradation of high order harmonics

基于診斷報(bào)告，需要做好電機(jī)維修工作，及時(shí)更換反負(fù)載端軸承。并且，因?yàn)槠z查中存在嚴(yán)重跑偏的問題，所以要一起調(diào)整。 通過維修調(diào)整之后，具體見表2。

通過表1 與表2 的比較， 馬達(dá)部軸承狀態(tài)從B2 提升到B1， 負(fù)載部的回轉(zhuǎn)軸異常一欄直接上升到A。 這就表示，在經(jīng)過維修后設(shè)備的健康狀態(tài)有所提升，診斷結(jié)果也和實(shí)際情況匹配。但是考慮到測(cè)試之中同一設(shè)備在不同報(bào)告之中還存在差異性，所以后續(xù)要開展至少3 組數(shù)據(jù)的測(cè)試，直至出現(xiàn)穩(wěn)定報(bào)告為止[4]。

表2 調(diào)整之后高次諧波智能劣化診斷結(jié)果Tab.2 Diagnostic results of intelligent degradation of high order harmonics after adjustment

4 結(jié)束語

本文主要就礦山大型電氣設(shè)備之中基于諧波診斷技術(shù)的PHM 體系應(yīng)用進(jìn)行分析，并且通過具體的診斷報(bào)告呈現(xiàn)諧波診斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，希望能對(duì)今后的應(yīng)用與研究提供良好的基礎(chǔ)條件。