浅议故障检测诊断技术在矿山机电设备中的应用

摘要:随着科技的不断发展,机电设备在现代化生产中扮演着越来越重要的角色。机电设备的安全运行也就显得尤为重要,如果在运行的过程中发生故障将会造成不可估量的损失,甚至还可能引发重大安全事故,导致灾难性的后果。因此防范于未然,保证设备的安全性极为重要。文章在对矿山机电设备故障检测技术的定义和特点进行探讨的基础上,对其应用领域进行了分析,以期促进该问题的解决。

关键词:故障检测;诊断技术;矿山机电;设备

中图分类号:TD407文献标识码:A

只有把矿山机电设备的维修和保养工作做好,才可以充分发挥这些机器的作用,更好的为企业的发展保驾护航,但是我国大型矿山设备的维修方法和设施基本上是实施计划经济体制的模式,与国外相比有较明显的差距,不能满足经济社会的发展需要。而采用故障诊断技术进行矿山机电设备的维修,吸收先进的技术、经验,可以很好的提高矿山的管理水平,确保各种矿山设备安全运行,促进我国经济持续高速的发展。

此外,现代化矿井已形成一矿一面和一条生产线的强化集中生产模式,设备的大型化、重载化和自动化的不断提高,都迫切需要加强设备的状态监测与故障诊断。由此看来故障检测诊断技术在矿山机电设备中的应用已是势在必然。

1 故障检测诊断技术概述

1.1 故障检测诊断技术简析

故障检测诊断技术包括故障检测与故障诊断,按目前学界和实践领域的通说,合为一体统称为故障检测和诊断(FDD)。

1.2 故障的定义

设备工作正常是指它可以按照自己的功能特点,正常运转,符合设备应有的效能;相对而言是设备异常,即设备在运行过程中出现瑕疵并进一步发展,无法满足生产的正常需求,性能恶化,但仍能最低限度的维持工作状态。故障则是由于机器的瑕疵或者缺陷的发展使机器的性能丧失殆尽,已经不能继续维持工作状态。设备的异常或故障是在设备运行中通过其状态信号(即二次效应)变化反映出的,二次效应就是设备在运行中出现的各种物理、化学现象,如振动、噪声、温升、油耗、变形、功耗、磨损、气味等,这些都是设备运行的各个阶段所显示的征兆。故障检测诊断技术就是根据设备运行时二次效应所反映的特征,快速定位,准确的发现问题所在,并且快速的解决问题,确保安全生产。

1.3 故障检测诊断技术的特点

故障检测诊断技术随着现代维修理论、相关基础学科理论、工艺理论、检查技术和理论的发展不断完善。它有三个主要特点:

①较强的目的性。诊断的目的很明确,就是要发现机器运行过程中的故障,运用相关的技术,对故障准确的定位、分析,并在此基础上制定相应的维修方案,确保安全生产。 ②技术的复合型。诊断及维修涉及摩擦学、动力学、物理学等多种学科领域;包括机械制造、液压机器的操作原理及应用、自动化的应用等相关专业及机构学多方面知识。因此他是一个综合学科的行业,要求知识面广,经验丰富。③理论向实践转化迅速。一切诊断方法和维修技术都要因时而定,处理的结果和原理甚至可以立刻向实践转化,并应用于实践。

2 故障诊断技术在煤矿机电设备中的应用

2.1 矿井提升机检测与故障诊断

提升机是矿井生产、运输的基础设备之一,在矿山生产中的地位及其重要,它担负着提升原煤、矸石,下放相关材料、升降人员等任务。提升机的运行是否安全,直接关系到的一个煤矿能否正常运作,关系到煤矿工作人员的生命安全,其重要性不容忽视。有学者提出矿井提升机故障有“软故障”和“硬故障”之分。文章以下将对“软故障”和“硬故障”进行定位分析。“软故障”涉及到工况参数,实践中需要对工况参数进行测量,对相关数据进行分析和处理才可以得出。“硬故障”是指由一些特定的参数超限表现的故障,“硬故障”的出现往往以“软故障”为前提,从这一点定位来看,对“软故障”的及时预诊和定位检修极为重要。由于该项基础设备关系到矿山运作的安全,属于重要基础性设备之一,为了确保这一领域的安全性,我们国家许多科研机构和科研人员都进行了大量的研发工作,如中国矿业大学研制的KJ46型矿井提升机状态监护系统、ASCC型全数字提升机控制系统等都包含了故障诊断技术的功能,取得了比较好的效果。

文章在实际的工作过程中发现,矿井双筒提升机松绳现象经常发生,一旦发生事故将会带来不可估量的损害。文章在研究以前成果的基础上,认为可以用一种简单实用的松绳检测装置来解决该问题。该装置主要由单片机和霍尔传感器组成,在提升机每个天轮一侧安装一周小磁钢,并在适当位置安装霍尔传感器检测两天轮的转速,在正常运行(即无松绳) 时,两天轮的转速相同,则两个传感器输出的计数脉冲个数基本相同,该装置内单片机计算出的两天轮的行程差几乎为零;当钢丝绳出现松绳现象时,两天轮的行程不同,该装置可计算出两天轮之间的行程差,当行程差达到预报警值时发出松绳报警信号;当行程差达到保护值时,该检测装置发出控制信号,使提升机及时刹车,起到保护作用。

2.2采煤机工况检测和故障诊断

与国外先进采煤机相比,国产采煤机的整机水平还是比较低的,与国外先进水平存在着极大差距。譬如检测范围狭窄、检测参数满足不了需要,对故障检测的功能基本上是缺失的。为了从根本上改变国产采煤机检测水平低的落后状况,原煤炭部将“电牵引采煤机工况检测及故障诊断系统”的研制列入了“九五”重点科技攻关计划。该故障检测诊断系统主要有:①左、右摇臂检测单元。②机身外围检测单元。③高压控制箱检测单元。④变频器通信单元。⑤工况检测及故障诊断单元。⑥检测152.4mm 显示单元。目前来看已经取得显著的效果,在此领域获得较大突破,有望彻底解决这一难题。

2.3通风机的检测诊断技术

文章通过研究相关产品,发现目前用于通风机故障检测诊断的产品寥寥无几,比较典型装置是江西煤炭工业研究所研制的KFCA型通风机集中检测仪、煤炭科学总院重庆分院研制的FJZ型矿井主风机在线监测与故障诊断仪。其主要特点是:16位中央处理器、丰富高效的指令系统、四通道10 位A/D 转换器、高速输入/输出接口、8个中断源、两个16位定时器、16位监视定时器和具有多用途的接口。由于通风机的检测诊断技术在国内的研究较少,可以借鉴的东西不多,文章希望通过自己的研究可以起到抛砖引玉的作用,尽快促进该问题的解决。

2.4矿用高压异步电动机的检测及诊断技术

矿用高压异步电动机在矿山生产中的地位也及其重要,一旦发生故障,不仅仅会给煤矿带来较大的经济损失,还会影响到煤矿正常的生产运营。现代信号处理技术和人工智能技术的出现和应用使得异步电动机的故障诊断变得较为得心应手,取得了较好的效果。通说认为异步电动机故障检测与诊断方法主要有:①局部放电检测;②电流高次谐波检测;③磁通检测。

4结语

除以上所述内容外,文章认为故障检测诊断技术在矿山机电设备中的应用还需要对机工、电工和相关领域的工作人员做渗透培训,提高安全生产意识和应急能力。为了适应扩大化的生产,同时要重视技术的革新、改造,建立和完善的矿山机电设备的故障检测诊断机制,完善相关制度,责任到人。只有这样才可以保证矿山设备正常、高效、安全的运行,推进我国经济的高速发展。

参考文献

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[2]王琳.机械设备故障诊断与监测的常用方法及其发展趋势[J].武汉工业大学学报,2000,(3).

[3]马小平,肖兴明.基于专家系统的提升机故障诊断系统[J].中国矿业大学学报,1999,(5).

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