對礦井設備的運行情況進行全面檢測和預警是煤礦機電設備管理的重中之重。結合電氣設備的“諧波診斷方法”分析技術，利用驅動電氣在工作過程中不同部件故障特征和特征產生的對驅動電流擾動而引起電磁場變化的原理，利用礦用本安型諧波診斷設備，構建基于諧波分析技術的礦井設備智能診斷系統(tǒng)，以實現對礦井設備運行的狀態(tài)檢測及趨勢管理，減少日常維護及維護不到位的情況。

　　1主要研究內容

　　(1)建立符合實際情況的基于全生命周期管理的煤礦機電設備管理系統(tǒng)，實現設備管理、檢修維護等規(guī)范管理。煤礦機電設備管理系統(tǒng)以設備個體的生命周期為線索，將設備需求計劃、招標采購、到貨入庫、領用出庫等物資管理流程，與設備出庫后使用、維護保養(yǎng)、移交、維修、報廢、處置等設備、資產管理流程銜接起來，形成了以設備流動的全部過程為導向，以設備的實際應用環(huán)節(jié)為跟蹤依據的全面跟蹤管理，實現對煤礦機電設備各種基礎信息、技術參數建賬，技術資料歸檔、檢修維護、故障信息管理等功能。(2)采用諧波診斷儀對大型礦用電氣設備健康狀態(tài)進行診斷，采用設備巡點檢儀對煤礦中小設備及其旋轉部分進行檢測，建立起全面的機電設備健康檔案庫。通過定期、連續(xù)檢測，積累個性數據，可對設備狀態(tài)進行趨勢管理，也為設備維保、定期檢修提供參考。可以正確有效地揭示潛在故障的發(fā)生、發(fā)展和轉移，智能地診斷出設備故障原因與故障嚴重程度，為應急控制和維修管理提供準確、可靠的依據，從而節(jié)約維修費用，避免重大事故發(fā)生。(3)通過對機電設備健康狀態(tài)的長期檢測(6個月以上)，建立起符合實際情況的機電設備巡點檢的標準體系和狀態(tài)檢修維護的管理體系，完善機電設備檢修維護管理制度，實現由定期檢修向狀態(tài)檢修、預知檢修的轉變，提升機電設備的管理水平。

　　2關鍵技術應用

　　因電氣設備如電動機、變頻器、變壓器、發(fā)電機等在不同狀態(tài)、不同工作狀態(tài)下，會產生不同的高次諧波，電氣設備中的高次諧波與設備部位、情況有密切關系，利用諧波分析技術能為電氣設備的檢測和管理提供依據。關鍵技術在于利用電氣設備產生的高次諧波及諧波含有率與設備故障位置及其程度的關系，針對煤礦設備設計礦用型諧波診斷儀，構建基于諧波分析技術的“礦井設備智能診斷系統(tǒng)”。該關鍵技術包括三個方面：①高精度諧波信號采集及分析技術;②基于人工神經網絡進行設備異常診斷的智能診斷技術;③設備健康狀態(tài)預警和生成趨勢圖的技術。通過這些關鍵技術，最終實現實現諧波信號的采集、轉換、處理、分析、診斷等功能。諧波檢測技術與傳統(tǒng)檢測方法的對比如表所示：

　　3采用的研究方法和技術路線

　　3.1研究方法

　　吸收國內外各種設備狀態(tài)維修與檢測設備及系統(tǒng)的經驗基礎上，開發(fā)基于RFID技術和振動診斷技術的設備巡檢點檢儀，引入利用驅動電氣在工作過程中不同部件故障特征和老化特征產生對驅動電流擾動而引起電磁場變化原理設計的諧波診斷儀。設備巡點檢儀可以智能地診斷出設備可能存在的不對中、不平衡、配合松動、裝配不當以及軸承疲勞損傷等潛在故障，適用于煤礦通風機、皮帶輸送機、水泵等重要機電設備的運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷分析。可以正確有效地揭示潛在故障的發(fā)生、發(fā)展和轉移，智能地診斷出設備故障原因與故障嚴重程度，為應急控制和維修管理提供準確、可靠的依據，從而節(jié)約維修費用，避免重大事故發(fā)生。諧波診斷儀可以對各種驅動電氣，包含各種電機、發(fā)電機、變頻器、變壓器、工業(yè)電容、UPS、大功率電池組已經工業(yè)輸電電纜等進行檢測。檢測時僅需使用諧波傳感器對設備電源母線進行信號采集，諧波診斷儀將自動記錄、分析采得的諧波信號，輸出設備狀態(tài)報告，對設備的狀態(tài)以及以后的設備維護提出建議。上述兩種設備配合基于全生命周期煤礦機電設備管理軟件系統(tǒng)，能夠實現對煤礦機電設備日常維護保養(yǎng)以及故障前期診斷的現場管理，以提高煤礦機電維護人員工作效率，為保障設備完好率和設備連續(xù)不斷運行提供管理手段。通過定期、連續(xù)檢測，積累個性數據，可對設備狀態(tài)進行趨勢管理，也為設備維保、定期檢修提供參考。

　　3.2技術路線

　　機電設備健康狀態(tài)檢測主要是實現設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷，是識別設備(機器或機組)運行狀態(tài)的一門綜合性應用科學和技術，它主要研究設備運行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映;通過測取設備狀態(tài)信號，并結合其歷史狀況對所測信號進行處理分析，特征提取，從而定量診斷(識別)設備及其零部件的運行狀態(tài)(正常、異常、故障)，進一步預測將來狀態(tài)，最終確定需要采取必要對策的一門技術。主要內容包括監(jiān)測、診斷(識別)和預測三個方面。具體技術結構關系如下圖：

　　3.3機電設備健康狀態(tài)檢測管理信息系統(tǒng)

　　(1)系統(tǒng)軟件部分：實現在煤礦統(tǒng)一軟件產品平臺上將各個與設備管理有關的各個方面、層次的管理制度規(guī)范化，數據信息格式規(guī)范化，并充分考慮現有資源情況，充分實現數據共享;(2)系統(tǒng)硬件部分：包括礦用本安型諧波診斷儀及相關附件，礦用本安型設備點檢儀(以及相關附件)和現場標示;點檢儀部分提供點檢任務管理和數據采集功能，現場設備標示部分安裝在現場。系統(tǒng)框架圖如下：系統(tǒng)主要功能模塊包括機電設備基礎信息管理、設備樹管理、臺賬管理、跟蹤管理、移交管理、申領管理、維修管理、報廢管理、處置管理、折舊管理;設備日常維修管理、保養(yǎng)管理、故障管理、巡點檢管理、諧波檢測管理、預警管理與設備狀態(tài)趨勢分析等功能。

　　3.4設備管理流程

　　(1)首先建立煤礦機電設備全生命周期管理系統(tǒng)，實現對煤礦機電設備、高壓電纜等的集中管理，實現對所檢測設備的基本信息、技術參數臺賬、檢修維護信息、故障記錄等集中管理;(2)選取主要類別機電設備，如主副井提升機、變頻器、主排水泵電機和水泵、主扇、局扇、瓦斯抽放泵站、壓風機、工作面刮板運輸機機尾電機、割煤機電機、轉載機電機、皮帶電機、減速機、高壓電纜作為檢測設備對象，建立設備技術參數臺賬和檢測周期;(3)對檢測設備進行現場檢測、趨勢跟蹤，根據設備檢測報告在檢修時進行設備狀態(tài)驗證，建立設備檢測臺賬、健康檔案、對比分析報告以及檢修檔案;(4)提交諧波法診斷儀及點檢儀在煤礦設備健康狀態(tài)檢測的詳細成果報告。

　　4主要經濟技術指標

　　研究方法和成果進一步提升機電管理水平，降低維修成本，滿足礦井安全生產需要，達到安全、經濟、高效的目標。(1)依據診斷儀所給出的檢修時間、檢修項目，可以實現針對性的檢修維護，顯著降低設備備件的庫存量，減少設備定期檢修工時、節(jié)約維修人工費20%以上，節(jié)約維修費用20萬元以上;(2)使用諧波診斷儀對大型電氣驅動設備進行現場診斷及趨勢管理，可以大幅降低各生產環(huán)節(jié)設備的非正常停機時間，如果每月減少20小時的非正常停機時間，可以實現增產數千噸煤炭，增加產值500萬元以上;(3)連續(xù)的設備健康狀態(tài)檢測及設備狀態(tài)趨勢管理，可以預測故障與隱患，指導進行提前排除，降低因設備不確定性故障造成的安全事故的發(fā)生次數等。

　　5效益分析

　　礦井設備的智能診斷系統(tǒng)使用非接觸式信號測量探頭，可以對遠距離設備、遮擋或水下設備等進行檢測，系統(tǒng)中的諧波檢測儀體積小、重量輕、攜帶方便，可大大降低維護工人工作強度。系統(tǒng)大大促進礦井設備安全和人員安全，使操作人員避免一些相對危險的環(huán)境;系統(tǒng)操作簡單，不需專家分析，可以快速直接生成詳細報告。檢測能同時檢測礦井設備電氣部分和機械部分，并在設備運行狀態(tài)下完成檢測，不需要停機檢測，可實現提前對設備健康狀態(tài)預警和生成趨勢圖。提前發(fā)現問題并預警，避免突發(fā)事故，并指導維修，對生產不造成影響;系統(tǒng)通過長期的檢測可以建立設備健康管理檔案庫，為設備長期跟蹤和預警提供可靠依據，對設備進行全生命周期管理，提高了煤礦機電管理水平，增長了煤礦經濟效益。促進煤礦安全生產。

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　　《煤礦設備智能診斷技術研究應用》來源：《中國設備工程》，作者：許夫鵬 高峰