矿用电机设备常见故障及维修监测系统研究

宋庆锋

（江西铜业集团公司德兴铜矿，江西 德兴 334224）

为了实现对矿用电机设备的及时维修[1]，节省工业作业时间，需要建立一套电机设备维修监测系统进行实时监测，及时对出现故障的电机设备进行维修，利用维修监测系统解决矿用电机故障问题，实现工业生产安全化。

1 矿用电机设备常见故障

（1）机械故障。在矿用电机设备中，电机抱轴问题是机械故障中最常见的故障现象[2]。电机抱轴是由于电机轴承在工作时受到外力或其他因素的影响，导致内外圈与滚动体和保持架之间运行受到阻碍、不畅通，电机壳和轴承组合在一起，使轴承无法正常转动。如果电机设备的轴承中出现杂物，其声音会变得杂乱不清晰且会出现很重的杂音，当出现上述情况时，需要将电机拆卸下来进行检查。首先，检查电机设备的轴承是否有被杂物磨损的痕迹，然后将手与轴承内圈接触，将拆卸下来的轴承放平，转动轴承，如果轴承的外钢圈可以平稳转动，且在转动过程中没动晃动、顺利转动，说明轴承没有损坏；如果轴承转动停止后不再继续倒退，说明电机的轴承已损坏，需要及时更换轴承；其次，用两只手分别握住轴承的内外圈，右手转动轴承的内钢圈，如果转动没有受阻，说明轴承受损严重。电机设备的轴承在运行过程中，润滑油如果质量差或添加不及时，会是轴承的内外圈和滚珠之间产生摩擦，导致轴承受到磨损。

（2）电气故障。挖掘矿山的过程中，电机设备大多数时间都处于潮湿的环境中，电气内部经常出现水和灰尘等杂质，即使电机内部有绝缘材料，但是经过高温或环境恶劣时，就会导致电机线圈烧坏从而工作能力下降。频繁的开关电机或者工作电流超载都会造成电机设备线圈烧坏，工作人员在使用电机设备时有时会强行启动，导致电流负荷超载损坏线圈，如果挖掘过程中遇到坚硬的岩石，就会加重电机负担烧坏线圈，从而使电机停止工作。

2 矿用电机设备维修监测系统硬件设计

矿用电机的维修监测系统主要针对矿用电机设备的绝缘状况进行随时监测，并对发生故障的电机设备进行维修，维修监测的内容包括：矿用电机设备内部绝缘体的老化程度、是否有漏电现象和电压是否稳定等。

（1）电机设备维修监测系统的测试原理。电机设备维修监测系统是靠矿区的传感器进行数据采集，根据维修监测的对象不同需要采用不同类型的传感器采集数据，维修监测的因素包括：温度与湿度、电机频率等。这些参数经过电机内部的电路转换，首先进行预处理，然后完成远程的运输，最后根据测量值的变化曲线完成维修监测工作，这一流程也是电机设备维修监测系统测试的基本原理。

（2）矿用电机设备维修监测系统的构成。本文研究的维修监测系统主要针对矿用电机设备，对其电容器、电流电压互感器、主变铁芯、电机内部绝缘体的老化程度等进行监测，主要的监测项目包括介质损失角、电机频率、等值电容和泄露电流等。在监测原理和系统结构上，本文的维修监测系统在传统的监测系统基础上做了更新，结构上采用分层式系统，利用光纤技术使得监测系统的抗干扰性和稳定性取得更好发展，满足矿区需求，提高监测水平。矿用电机的维修监测系统实现了对绝缘参数的采集与记录，有利于现场施工，整个系统的核心采用微处理器技术，包括数据的采集、通讯和故障诊断三个模块，传感器将数据进行采集模块处理后，通过网络传输到监控站，从而达到对数据的分析、读取和储存。

3 电机设备维修监测系统的软件设计

矿用电机设备发生故障时电流中存在正序、负序和零序三个分量，本文采用反时限法对矿用电机设备进行保护，反时限算法的表达式为：

表达式中，C为反时限常数，C=0.02时叫作一般反时限,C=1时叫作非常反时限，C=2时叫作极度反时限；IB为电机工作的额定电流，I称为电机工作时的实际电流；t为反时限电流的保护时间。

考虑到矿用电机设备在刚刚启动的时候，实际电流值往往要高于额定电流值，能达到额定电流值的五倍到六倍，因此，电动机在启动过程中很容易出现故障，本设计采用测定反时限电流的保护时间来判断电机是否出现故障。

4 实例分析

（1）试验过程。实验过程中，采用五台型号完全一样的矿用电机进行仿真实验，为了防止客观因素对本实验的影响，模拟实验的环境要保证温度、湿度相同，使电机在额定电压下运行，增加电机的负载电流，记录五台矿用电机的功率相关数据。

图1 不同检测系统监测的电机功率

（2）实验结果分析。实验结果显示（如图2），实验环境稳定的情况下，给矿用电机设备不断增加负载电流，电机的功率会随着电流的增大而增大，但是本文研究的监测系统会比传统系统测定的电机功率更高，有效提高电机的工作效率，满足矿用电机设备的维修监测标准。

5 结语

本文通过矿用电机的常见故障研究一套符合工业安全生产的矿用电机维修监测系统，此监测系统可以加强电机设备的日常维护和保养，当矿用电机设备出现故障时，能够快速查找出故障原因并及时解除故障，从而缩短停产的时间，保证生产的安全性。