煤矿电机故障分析及预防措施

薛耀华

（大同煤矿集团四老沟矿，山西大同 037003）

0 引言

随着自动化水平的不断提高，煤矿井下机械设备数量随之增多，提高了煤矿生产效率。电机是煤矿的重要机电设备之一，被广泛用于采煤机、刮板输送机、带式输送机以及掘进机等机械设备中，是设备的主要驱动装置，其稳定运行是煤矿安全高产的有力保障［1］。在实际煤矿生产过程中，受井下环境、人员操作、检修维护等影响，设备电机经常出现故障，不仅增加了电机维修费用，而且严重制约煤矿安全生产。对此，根据日常对电机的维修，总结出电机的主要故障和原因、诊断方法以及采取的预防措施。

1 电机常见故障和处理

1.1 启动故障

电机启动故障通常表现为在操作人员按下按钮后，电机没有任何反应或启动瞬间又停止运行。在实际生产中，如果遇到电机事故，检修人员要首先判断电机的上级电源或线缆是否有问题，针对性地对上级电源、电缆进行专项检查，发现问题及时处理。如电机运行过程中出现电机运行转速低，这是由于上级电源电压较低或电网电源不稳定造成的，检修人员需要停止电机运行后再进行检修［2］。

1.2 电压故障

电机只有在额定电压范围内才能正常运转，电压过高会导致电机内部电容烧损，影响设备正常运转；电压过低会导致电机转速达不到额定范围。因此，电机在运行时要确保电机的电压在额定范围内，防止电机发生烧损及异响事故；同时检修人员在日常的维护中还要定期对电机的参数及整定进行查看，确保电机的各项指标在设备容许范围内；并且还需对运转的风扇进行观察，确保风扇运行正常［3］。只有保证电机在正常电源范围内，才能延长电机的使用寿命。

1.3 烧损

由于井下电机常常处于运转时间长的状态，电机很容易发生烧损事故，这是由于长时间高强度运转造成的温度过高，主要表现在以下几个方面。

（1）当一台电机发生事故烧损后，工作人员没有及时处理，造成另一台电机过负荷运转后，也发生电机烧损事故。

（2）为启动电机提供电压的移动变压器输出端电压没有设定在电机额定电压±5%以内，造成电机的实际电压不在额定范围内，引起电机烧损或降速运行事故［4］。

（3）检修人员没有及时发现电机轴承损坏，造成电机内部的绕组线圈发生短路，引起电机烧损。

（4）机械设备频繁启动或超载状态下强行启动，导致电机供电电源不平衡，造成电机烧毁［5］。

为了确保电机能够正常运转，检修人员采取以下措施提高电机使用寿命。

（1）必须使用正规厂家生产的电机，在电机发生事故后，更换的配件要选择质量较好的产品，确保配件的绝缘性；在电机修复完成后，要按照规程要求做好电机的漏电、温度、三相空载电流以及绝缘试验。

（2）电机上级电源的开关要安装保护装置，能够在线路发生过载、过流、漏电、三相不平衡时及时断电［6］。

（3）电机开启前要确保电机电压在要求范围内，通常三相电压要保持在额定电压的5%，电端电压要保持在-5%～+10%。

（4）建立机电设备管理制度，执行设备包机责任制度，对电机的操作人员定期进行专项培训，使操作人员能够按照标准流程进行作业。

2 电机故障诊断方法

（1）当电机发生故障后，检修人员首先应该对电机的温度、异常震动及声音进行查看，根据这些物理特征可以粗略判断出事故原因。检修人员可以利用温度检测仪对电机内的配件进行检测发现烧损区域，然后根据声音和震动具体找出电机故障的原因，检修人员在经过一段时间培训后都会具备这些检修经验。此外，检修人员也可以使用智能验电笔对电机内的配件进行逐一监测，能够准确测量出烧损的配件［7］。随着智能化矿井的建设，各类职能保护装置在机电设备内投用，电机在发生故障后，智能保护装置能够准确判断出故障原因并提示检修人员进行更换，电机故障的处理时间在不断缩短。

（2）目前，中国智能化诊断技术有人工神经网络诊断技术、模糊逻辑诊断技术、遗传算法诊断技术3 种。人工神经网络诊断技术利用井下环网将电机发生故障的类型传递到伺服机，伺服机经过对数据处理计算后，分析判断出故障原因；模糊逻辑诊断依据模糊理论，按照逻辑算法建立电机故障与征兆关系，并进行分析，计算得出事故原因；遗传算法诊断利用电机故障诊断技术将电机的故障信号全局检控，调整优化诊断过程，同时对电机参数反复试验，最终确定电机的事故原因。

3 预防措施

3.1 安装监控系统

由于煤矿井下电机设备数量多、分散性强，若采用传统人工监测维护，不仅劳动强度大，而且监测效率差，电机出现故障不能及时进行处理，所以可对煤矿功率在100 kW的大型煤矿电机安装集中监控系统［8］。

（1）电机集中监控系统主要由监测器、PLC控制器、信号发射器、故障自检器、工业环网、远程监控室等部分组成，主要对电机油温、噪声、电压、电流等参数进行实时监测。

（2）当电机出现故障时，通过监测器监测后，及时将故障信号传输至信号发射器，并利用工业环网传送至PLC控制器，控制器接受信号后将指令发送至电机故障自检器中，电机进行故障自检；同时，PLC 将故障信号传输至远程操控室的主机系统上，便于操作人员及时发现故障点，并发出警报。

3.2 加强检修力度

检修人员在维护时要对设备的各项参数逐一校验，要对运行中的电机参数进行查看，发现电机异常时及时检查。在日常检修时，不仅要对设备参数、外观、轴承、温度进行检查，还需对电机内的接线端、触头、线路板、排线板进行检查，确保电机不会发生短路、三相不平衡、过压、缺压、过载及烧损事故。

3.3 对员工进行专项培训

在日常生产中，技术人员要针对各工种进行专项培训。专项培训能够提高各工种员工的职业素养及专业技能，提高员工在处理事故时的经验与能力。同时还需开展技术交流会，每位员工将自己实际遇到的故障与处理方式进行交流，共同提高员工的检修能力。此外，开展技术比武活动，提高员工之间的竞争力。

3.4 制定电机维护规章制度

加强机电设备制度，建立电机台账，对每台电机的安装、使用时间、整定投入值、检修时间等相关内容逐一填写，确保电机在发生故障后能够准确查出电机的相关内容。制定设备包机制度，发生事故后责任需落在包机人。

3.5 建立电机故障预防机制

编制电机事故应急预案，能够确保在电机事故发生后，操作人员能够按照规程合理、及时地处理事故，确保电机烧损后，不会由于工作人员的操作错误发生次生事故，引起更大的人身伤害事故。

4 结束语

本文对矿用设备电机常见故障原因进行阐述，提出了合理有效的故障诊断方法以及预防措施。通过实际应用效果来看，采取预防措施后，该煤矿2019 年相比2018 年，全年煤矿电机故障率大大降低，由原来的21.4%降低至6.3%，全年可节约电机维修费达42万元，大大提高了煤矿机械设备运行稳定性，保证了煤矿安全高效生产，取得了显著的安全效益和经济效益。