机电设备中故障检测与诊断探索2篇

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第一篇

1.故障诊断技术在我国的发展历程

故障检测及诊断技术是是一项国内外倍受关注、且发展迅速的现代新兴技术检测手段，是以当前较为先进的计算机技术、传感器技术，以及信号分析、处理技术等为基础的一种综合性技术应用方法。其故障诊断技术实质上就是通过对设备运行状态进行相应的定量检测，对出现的故障进行具体诊断，来对设备的实际运行参数进行有效掌握和了解，进而实现对机电设备自身的安全性，以及稳定性和工作持续性作出正确的预测，同时对其在运行过程中出现的问题、故障以及破坏程度等进行相对科学、合理的评价和识别。并据此结果来采取相应的解决对策和处理措施，也就是我们常说的通过利用状态检测以及故障诊断等作业方法对设备的运行状态进行及时、准确检测，并依据检测结果来明确设备运行状态和预测设备运行的未来状况。故障检测诊断技术最初出现是出于军事的需要,主要运用仪表检测设备运行状态参数,随即多功能、自动化的检测仪器不断涌现,各种新技术也不断得以应用,随着航天技术、微电子技术、传感器技术等的发展,机械设备故障诊断技术也日趋完善。在我国20世纪80年代初期，在该领域的的讨论及研究开始起步，应以引进、利用为主，逐步发展起来。近几年，煤矿机电设备故障检测诊断技术随着我国科技的不断进步，以及相应科研单位的进一步研究也有了显著提高，并随着煤炭行业的不断快速发展，故障检测诊断技术不断的被广泛采用，并且在煤矿日常生产和管理过程中取得了显著的成效。

2.采煤机工况检测和故障诊断技术

采煤机故障检测与诊断系统主要包括以下几个方面：

2.1变频器故障检测系统

该系统是用来将各检测工况的检测参数信号传送到工况检测及故障诊断中心，由检测中心进行相应的处理后，并给予图文显示的。故障检测与诊断系统具有众多的保护功能，在设备运行过程中所使用的变频器不但有一个相对独立的液屏显示器，还将采煤机自身的一些牵引速度以及电机电流、电压等诸多参数显示出来，同时也能对28个工况参数等进行有效检测，并在其运行过程中具备温度保护、过电压、欠电压及过电流等多种保护特性。其中变频单元最主要的功能是一个信号传输的过程，将变频器检测出来的工况检测信号通过变频器传送到故障检测中心进行诊断，通过检测中心对所获得的参数进行参考，然后再对故障进行处理，最后通过文字或者是图形的方式将所要传达的信息显示出来。

2.2工况检测及故障诊断

工况检测及故障诊断系统是存在于计算机内部的一个程序，通过Windows操作系统来进行工作。这个系统的主要功能是当发现故障或者根据数据参数显示将有事故发生时，屏幕上就会第一时间将这个消息传送到采煤机控制中心，并对其发出信号，采煤机控制中心在接受到这个信号后会通过声光报警的形式，或者采取相应的故障保护措施等来降低或减少故障带来的损失。

2.3检测151.5mm显示单元

这个显示单元是有许多电路及彩色液晶显示屏等组成。该显示单元内容丰富，包含有工况检测参数、及在工作过程中为减少损失提醒人们及时采取措施的报警系统，还有对发生的故障进行诊断后的结果等。还包括许多的检测单元，有左右摇臂式的，也有对机身外围进行检测及高压控制箱等中断检测单元等。

3.如何预防煤矿机电设备事故

我国是一个人口众多、能源消耗大的国家，随着煤炭行业的日益快速发展，越来越多的人投身于煤矿事业，山西、东北、山东等地都是矿区的集中地，煤矿的安全也越来越受到国家的高度关注，每年所发生的重特大安全事故，总是会让人们触目惊心。2004年10月20日22时09分郑煤集团大坪煤矿的事故一直让人们记忆犹新，当时是由于煤矿井下瓦斯逆流进入进风流所引起的瓦斯爆炸，事故共造成148人死亡、32人受伤的惨状，引起此次事故的主要原因是检测监控不健全，发生延期性煤与瓦斯突出。例如中国矿业大学的KTD型旋转铁谱仪和计算机磨屑图像分析系统等，就是故障检测诊断技术研究在生产中具体应用的典型事例。所以，故障检测与诊断技术的合理应用是预防煤矿重大事故，乃至重特大事故发生的重要手段，也是十分必要的。随着煤炭行业的不断发展，煤矿安全成了人们最关注的问题。煤矿是一个生产系统性要求较强的高危险行业单位，由涉及煤矿各种专业的管理者、工程技术人员，以及各个工种的操作人员等构成，人员文化水平、素质参差不齐。所以，不管是管理者还是职工都要加强对煤矿安全知识的学习，掌握基本的安全知识与理论，确保自身及他人安全，乃至国家财产安全；要加强对煤矿安全生产技术的进一步学习与培训，掌握煤矿机电设备的故障检测与诊断技术，保证机电设备在即将有故障或已有故障时，能及时诊断出来，并正确地加以维修，以减少维修时间，提高维修质量和节约维修费用，应使重要的设备能按其状态进行维修（即视情维修或预知维修），不断扭转或改革目前按时维修的体制；提高职工的安全生产意识，减少事故发生，保证可靠地、高效地发挥机电设备在生产中应有的功能。

3.1加强管理制度

煤矿的工种比较多，也是一个危险系数比较高的岗位，在选择职工的时候要本着认真、负责的态度来安排工种，不能徇私。要加强对职工的管理，特别是对临时工更要加强教育及培训，对于特殊工种的工人要严格制止经常性调换工作的现象出现，一定要严格进行各工种考核，持证上岗，并严格遵守国家对煤矿所制定的各种法律法规、规定，以及企业对煤矿所制定的各种管理办法、奖惩制度。

3.2加强对职工的安全培训

煤矿机电设备故障检测与诊断技术是当今生命力旺盛的新兴学科，这就要求煤矿尽量将每位职工放在一个适合自己的岗位上。对于技术工与管理层的人要实行竞争上岗的形式，让员工通过竞争不断自觉学习设备故障检测与诊断技术，来提高自身业务知识和技能水平，增强掌握新知识、新技术的素质，保证机电设备能处于最佳的运行状态。每隔一段时间就进行一次业务技能考核，对表现优秀的员工给予物质奖励及精神鼓励等。要定期培训，加大培训力度，提高职工掌握机电设备故障检测与诊断技术的意识，施行“以人为本”的现代管理理念。要想将煤矿安全工作做好，充分应用煤矿机电设备故障检测与诊断技术，监督和奖惩是非常重要的。要严格禁止侥幸心理及违章现象的出现，领导要在严把生产关的时候把好安全关，对违章、违规人员进行一定的惩罚制度，采取一定的奖罚措施促进煤矿各安全管理制度的有效实施，保障机电设备故障检测与诊断技术在煤矿生产中的良好应用。

4.结束语

所以，煤矿机电设备的故障检测与诊断技术的应用是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部是正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的生命力旺盛的新兴学科。由于种种原因，该技术尚未在煤矿中广泛普及，因此，要加强对煤矿故障检测手段及诊断技术的大量研发和投入，要加强煤矿与科研单位的技术合作和交流，要加强对新技术的不断推广和应用，需要煤矿坚持引进科技人才和加强外委培训，才能使煤矿机电设备故障检测与诊断技术的应用日趋普及、成熟和完善，从而全面促进我国煤炭行业的稳步前进，与时展及要求同步。

作者：李旭东工作单位：云南地方煤矿安全技术服务中心宣威分中心

第二篇

1矿山机电设备管理与诊断的技术分析

1.1矿山机电设备管理的重要性研究

加强对矿山机电设备的管理，能够有效提高设备的工作效率，降低设备的故障产生率，进而在一定程度上提高企业的生产效益。与其他生产企业相同，生产设备是构成矿山机电企业持续发展的重要生产性要素，也是企业有效管理的重要组成部分。只有科学管理机电设备，才能从根本上保证企业的深入发展，因此研究如何加强对矿山机电企业设备的管理，对于企业的生产效益及持续性发展具有重要的作用。据国家统计年鉴数字显示，机电设备故障所造成的事故占到每年矿山安全生产总事故的60%[1]，因此有效加强对机电设备的管理，保证科学合理的使用机电设备，对于矿山安全生产、企业持续发展均具有重要的价值。

1.2矿山机电设备故障诊断技术研究

（1）数学模型的构建。机电设备在实际运行过程中会运用到复杂的参数，而这些参数本身与设备的运行状态有很大的关系，因此需要建立起包括所有参数在内的数学模型，来实时反映设备的运行过程中不同参数之间的关系。（2）信息的有效采集与处理。设备运行需要将涉及其状态的信号及参数等进行准确的采集与相应的测量。另外在采集信息之后，需要根据设备实际需求对信息进行处理，将有关无关的两种信息进行识别与转换，变成机器所识别的信息，以完成信息的采集过程。（3）信息的分析与识别。在对信息处理之后，需要进一步完成信息的分析与识别，使之能够与设备运行的指标与参数相符，以更好地确定设备运行的状态及产生故障的可能性与类型，以更好地识别故障产生的原因。（4）信息有效预测。在对信息进行有效分析与识别之后，需要对设备可能发生的故障及部件的寿命等进行预测。

2加强机电设备管理与诊断的措施

2.1矿山机电设备管理的措施研究

（1）不断完善计算机管理技术，强化计算机管理手段。目前计算机的应用已经成为现代化设备管理与生产的重要技术手段，计算机能够在一定程度上保证生产的高效化与企业的持续化。而计算机应用在矿山机电设备管理过程中，则应更加突出其多功能、多元化的发展要求，以内部局域网为基本应用范围[3]，保证部门之间信息的有效传递，促进资源共享，提高数据处理准确度，进而提高资产的有效利用率，保证企业市场竞争力的提高及经济效益的增加。（2）不断提高设备的有效诊断技术。矿山机电设备的有效管理需要以定期检修与诊断为前提，尤其是目前随着机电设备的大型化与精密化的出现，设备的结构日益复杂，因此对检查与诊断的技术和质量也提出了新的要求。通常造成故障的因素较为复杂，因此需要采用科学的方式、技术和先进的诊断仪器对其进行有效监测，才能提高诊断的准确性。（3）加强对设备的经济性管理，突出设备的经济价值。机电设备作为矿山机电企业的固定资产组成部分，其投资费用相对较高，因此一旦发生故障，其诊断与修理的费用也很高，因此要求企业要不断强化对机电设备的经济管理。在科学论证企业设备投资决策与管理的基础上，严格控制维修费用，不断开展有关设备的自检、材料的修旧利废等工作，严格设备检测与维修的逐级审批制度，加强设备的合理储备[4]。（4）加强对工作人员的技术培训，推动设备管理与维修人员队伍的业务素质与综合素质的提高。矿山机电企业同样作为以营利为基本目的的企业形式，要保证企业的持续发展，需要充分重视设备的管理，降低成本，提高效益。而效益产生的前提必然要尊重员工个体的职业技能，因此如何有效开展员工培训对企业的发展具有重要的作用，这要求企业要有计划的培养一批能够适应现代化生产方式与设备管理的专业技术队伍。

2.2故障诊断技术分析

（1）故障记录方法。故障的记录是故障诊断的常用方法，其基本原理是从故障出现部位出发，对引起局部故障的相关器件以及系统进行深入分析，来找到故障产生的原因。故障记录的方法主要应用排查法，在机电设备发生故障之后将有可能引起故障的因素一一排查，并最终得出结论的方法，因此此种方法也可以称作故障诊断方法。这种方法的优势表现在重复工作量小等方面。（2）模糊数学方法。矿山机电设备故障的产生与参数之间有紧密的联系，因此在机电设备发生故障后，必然会存在与之相对应的故障原因，这类原因反映在参数上，包括确定性因素与随机因素两种。在保证诊断准确性的前提下，针对这种复杂的参数关系，需要将模糊数学的思路引入设备的故障诊断过程中，建立参数模型，引入定量与定性分析的方法，并以计算机为基本载体，提高故障诊断的准确性。（3）故障诊断专家系统。矿山机电设备的故障产生通常是由多种复杂因素共同发挥作用产生的，因此具备一定的复杂性、渐进性与隐蔽性，采用传统意义上的故障诊断方法往往缺乏准确性。故障诊断专家系统是综合运用多领域内具有相关知识与专门知识的专家工作系统对故障进行深入细致分析，最终得出相对可靠的诊断性结论。故障诊断专家系统是近些年以来矿山机电设备故障诊断过程中较完备的诊断方法，该方法与模糊数学方法有类似之处，均采用定量与定性分析综合的方法，将有可能引起故障的原因进行分类分析，最终形成故障树模型，以突出故障源的基本特征。此方法发展到后来逐步将粗糙集等理论引入，剔除不必要的因素与属性，从而更加简单明了的将故障原因表达出来。

3矿山机电设备故障诊断技术的实例

文章对矿山机电设备故障诊断技术的实例研究主要以矿用高压异步电动机检测与诊断为例。通常在煤矿的整个生产过程中，包括水泵、压风机、提升机等在内的一些设备，其拖动与使用很大程度上以6kV高压异步电动机为基础[5]。在实际的煤矿生产过程中，由于机械损伤或者绝缘老化等因素的影响，会使电动机长时间处于一种带病运行的状态，因此很大程度上提高了电动机烧毁的概率，进而影响到整个煤矿的安全生产以及企业的经济效益。信号处理、模式识别以及参数辨识是实践中适用范围较为广泛的故障特征提取方法。随着现代信号技术的不断进步，为故障诊断创造了便利条件，再加上人工智能技术的广泛应用，诊断的精确度以及范围也有很大程度的提升，在异步电动机的故障诊断中引入诸如模糊逻辑、专家系统以及人工神经网络等人工智能技术，效果十分显著。在具体的实践过程中采用频率相对较高的异步电动机故障检测与诊断方法，主要包括局部放电检测、电流高次谐波检测及磁通检测等3种方法。①局部放电检测在很多情况下，高压电动机定子测电气故障均会表现出放电现象加剧的趋势，放电现象与电机绝缘剩余寿命之间存在一定的联系。因此，准确测定放电强度一方面能够及时提供报警信号。另一方面，还可以将绝缘剩余寿命相关信息及时显示出来。借助检测定子电流的电流互感器以及高频检测仪，可以对局放源进行辨别，从而对定子故障类型进行诊断。②电流高次谐波检测。定子电流高次谐波会因定子绕组故障而上升，尤其是定子绕组匝间短路故障更是如此。据相关研究结果显示，在出现定子绕组匝间短路的情况下，定子电流5、7、11次谐波的增加十分明显，其中，变动最为明显的当属5次谐波[6]。以电动机故障表现特征为主要依据，可以将电动机故障划分为对称故障以及不对称故障两种类型。③磁通检测。内部磁通在切向以及径向的分量会因电机定子故障的发生而出现一定改变，因此，只需要对径向以及切向分量磁通的改变情况进行准确检测，便可以对定子故障作出准确检测。目前，磁通检测的方法主要适用于高压电机定子测故障检测范畴，但这种检测方法也存在一定的局限性，需要借助专业磁通检测仪器才可以完成检测。因此操作便利性较差，并且如果信号强度较弱，则很难保证检测结果的准确性。

4结语

矿山机电设备的管理与诊断均是以计算机技术为基础的，包含信号处理、传感器等技术在内的综合性技术内容。随着中国信息技术与现代化科学技术的不断深入发展，在煤矿的生产过程中，也越来越多的开始重视设备的故障管理与诊断。文中通过对矿山机电设备管理的重要性及措施、故障诊断技术与应用实例等进行分析，探讨了矿山机电设备管理与诊断的重要性与必要性，对矿山机电设备的高效管理与故障诊断发挥着重要的作用。

作者：王成旺工作单位：潞安职业技术学院