矿山机电设备自动在线监测与故障诊断系统技术分析与探索

矿山机电设备自动在线监测与故障诊断系统技术分析与探索

曾伟新

新疆维吾尔自治区矿山安全服务保障中心，新疆 乌鲁木齐 830063

摘要：矿山机电设备在线监测主要目的是保证机器设备可以有序运转，是机电设备发挥作用的重要保障。任何机电事故都有共性和特殊性。但要注意的是，特定类型的机电装置故障并非都会发生，因此检修要有针对性。机电设备管理故障诊断和检测是矿山开采中的重要组成部分，发展和创新可以对机械理论的研究和探索起到很好的促进作用，让机电设备管理的实践经验变得更丰富，可以让矿山机电设备故障得到有效解决，更好地更新事故处理的经验方法体系。

关键词：矿山机电设备；自动在线监测；故障诊断

引言

当前，矿山产业不断发展，机电设备类型逐渐增加，内部结构日益复杂，且矿山生产对机电设备安全性、可靠性要求有所提升，单纯依靠人工监管和维护已经难以满足要求。在此背景下，国内外开始注重故障诊断技术研究，现有研究以机电设备运行能力提升为主，很少结合矿山情况详细分析设备故障类型与成因。本研究为了弥补学术上的缺陷，采用理论实际相结合的方法，创造性的研究提升机电运行状态，并研发在线监测与故障诊断系统，对其开展在线监测。通过数据采集、故障分析、报警显示等多种功能应用，测试结果显示，将其应用到矿山开采中，可使机电设备稳定运行，有效地预防各类安全事件发生。

1机电设备故障的概念

机电设备故障是指矿山机电设备或零部件丧失了原有规定性的功能。从功能上看，机电设备故障包括设备偏离正常功能和使用功能丧失，前者多发生在非标准流程操作或者机电设备设计缺陷导致的系统偶发性故障，而后者则表现为机电设备随时间推移，出现磨损量增大，直至使用功能丧失。矿山机电故障多见于机械零部件损耗，分别经历初期磨合阶段、中期稳定消耗阶段和后期急剧损耗阶段。机电设备运转初期故障多为零部件磨损，比如齿轮啮合偏振、连接杆润滑效果不佳等都可能引起设备磨损。在中期稳定损耗阶段，机电设备进入长周期稳定运行，此时应做好维护保养工作，降低稳定损耗的过程。机电设备进入后期急剧损耗阶段以后，设备内部零件质量和性能下降严重，常规性维护不能保证设备发挥预期的使用功效，此时应尽快更换出现故障的配件，维持整套机电设备正常运转。

2矿山机电设备常见故障

2.1齿轮故障

机电设备的故障类型较多，齿轮故障是最常见的故障。齿轮故障的发生率很高，主要特征是齿轮不能实现精确啮合，使机械部件不能传动做功。根据矿山生产实践，在机械、电气等设备中，齿轮高速旋转，长期高负荷运行，齿轮的啮合性逐步变差，引起齿轮故障。

2.2零件损坏

采矿活动对设备造成很大的损伤，尤其是设备的零件。零件是设备中非常小的部件，其尺寸和厚度是根据设备要求进行设计的。如果其中的零件受到破坏，装配就会发生变化，严重时会降低工作质量和使用安全性。

2.3泄漏或者堵塞

从机电设备的运行维护角度来说，泄漏或者堵塞问题的出现，直接影响到使用的效果。此类故障问题的产生，主要是因为维护保养不及时、不到位或者老化部件未及时更换等。对于采用水、气、油等为媒介的机电设备，多会发生泄漏或者堵塞的故障。

3矿山机电设备自动在线监测与故障诊断系统的实现策略

3.1软件功能实现

采用组态王进行设备机组图形化界面开发，将监控画面生成HTML格式文件。利用Web应用设置，实现Web远程监测，再设定各个监测单元的点位，根据实际需求显示各个监测对象的运行参数，如滚筒、电机、减速器等，明确报警阈值，分析信号特征，综合故障专家知识库，对故障诊断严重度、点位等综合判断，使故障诊断结果得以准确及时的展现、自动保存到指定位置。针对不同设备在故障诊断系统中的振动信号进行分析，支持报警查询、图示显示、趋势分析、诊断分析等功能，将各监测点参数图形直观展现，并对轴承、减速器、滚筒等温度、振动参数等指标准确显示。①实时显示。对各个机组设备的滚筒、轴承等部件的振动参数、温度、峰值等指标实时显示，如数值超过标准范围，则会立即发出报警信号。②报表查询。针对滚筒、轴承、减速器等监测点位的相关参数进行数据统计，汇总成统计表格，以日月年为单位，将各机组的统计信息展示出来，为趋势分析提供数据参考。③报警查询。按照参数阀值，针对振动烈度、峰值等指标进行报警显示，根据故障程度分成轻度、中度和重度3种，主要因内外圈故障、滚动体异常、配合松动等所致，还可定位故障点，便于维修人员缩短排查时间，并结合以往故障情况进行设备维护与替换。④诊断分析。采用时域、频域、包络谱分析等方式，对振动信号进行研究，经过综合分析后得出诊断报告。

3.2明确机电设备故障诊断方法及步骤

矿山的机电设备故障诊断方法包括三种，分别是主观诊断、仪器诊断以及智能诊断等。对于主观诊断而言，是矿山企业的工作人员结合自身专业知识和工作经验，对机电设备的故障问题进行主观诊断，判断故障具体问题以及发生原因，进而为维修提供帮助；对于仪器诊断而言，在机电设备出现故障问题后，工作人员利用专业仪器对故障进行检查，结合检测的参数判断设备的故障问题。例如，传感器是机电设备参数监测的重要工具，对设备轴承、齿轮转动箱等部位采用温度传感器、压力传感器等进行监测，能够获取具体参数，了解参数变化。并采用连续监测的方式，记录温度和压力变化趋势，以此预测、诊断机电设备存在的故障问题。再如，振动监测技术的应用，可以采用简易诊断仪，在机电设备运行状态下，对其振动信号进行放大后分析，判断设备是否正常运行。对于智能诊断而言，应用智能诊断系统，能够实现故障问题的快速查找与处理，保证矿山企业生产活动正常进行。

3.3机电设备故障全面监测

在矿山机电设备发生故障之后，需要停止设备进行检查，同时将作业人员安置在安全位置。机电设备故障会导致多个部件发生问题，因此相关人员需要全面检查机电设备，主要做好以下几方面工作。（1)检查部件磨损情况。一些零件磨损很难通过故障诊断技术进行检测，因此需要进行人工检验，再结合实际使用时间和经验确定部件磨损程度等。（2)检查记录的数据。可以检查机电设备运行过程中的重要参数，全面检查传感器的故障情况，查看机电设备是否存在异常。（3)检查机电设备的线路。机电设备发生故障以后输电线路可能也会受损，输电线路会因短路而被烧毁，影响机电设备的正常运行，因此应做好动态监测工作。

3.4机电设备智能化维修系统

机电设备故障诊断中，设备的状态、故障特征会被智能化系统进行详细分类，为以后的工作奠定基础。依据检修计划资料和特定的故障，建立智能化维修系统，从而制定出具有可行性的检修计划。一旦设备出现问题，就可以快速检修，确保事故在可控范围内。故障位置找到后，由专业的技术人员进行维修，并且定期维护关键部位。每次检修和维护时都应该进行仔细记录，包括故障时间、原因、检修方法等信息，从而制定故障处理标准，优化解决方案。

结语

机电设备是现代矿山生产中必不可缺的组成，其运行状态直接影响着整个矿区的生产效率及质量。随着矿山企业的不断发展，其机电设备种类及数量越来越多，仅凭人工监测机电设备、预防故障显然是比较困难的。因此，在信息化时代，整合物联网技术针对矿山机电设备构建自动监测系统是十分必要的。

参考文献

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[2]苏鹏声,王欢.电力系统设备状态监测与故障诊断技术分析[J].电力系统自动化,2020(1):27-30.

[3]苗琼.煤矿大型机电设备在线监测与故障诊断系统[J].工矿自动化,2020(3):7.