煤矿机电设备智能诊断技术研究与应用

韩存地

（陕西陕煤曹家滩矿业有限公司，陕西 榆林 719000）

对煤矿机电设备故障进行智能诊断是开展设备管理的重要内容，设备巡检技术、谐波诊断分析技术可以结合机电设备运行过程中不同部件故障的特点，对驱动电流扰动而导致的电磁场变化进行识别与判断。应用煤矿用本安型谐波诊断装置，建立以谐波分析技术作为基础的煤矿设备智能诊断系统，可以实现对煤矿设备运行状态的监测，对异常状态发出报警信息，避免人工维护保养不到对机电设备性能的影响。

1 智能诊断技术研究内容

结合煤矿机电设备实际运行情况，建立起全生命周期管理系统，对煤矿机电设备进行规范化管理，使设备的检测与维护工作变得标准化。设备管理系统需要把机电设备个体生命周期作为管理依据，从煤矿机电设备需求计划的制定、招标采购、设备检测、入库管理、出库使用等流程，与后续设备维护保养、报废处置等结合起来，使设备资产可以得到合理的衔接。把设备流动作为管理导向，对使用环节进行跟踪监测，获取到机电设备运行的基础信息，将采集到的故障信息建立起数据库，并对设备监测资料进行归档管理，定期制定设备检修测维护计划。

应用谐波诊断装置对煤矿机电设备运行状态进行监测与诊断，再应用设备巡点检测仪对中小型设备和旋转机械进行检测，形成全面的机电设备健康管理档案。通过实时监测来积累宝贵的运行数据，可以根据机电设备的运行趋势进行管理，从而为设备维修保养提供有价值的数据参考。更好地预测机电设备可能存在的故障，对设备故障的发展趋势和影响进行评价，可以更深层次地挖掘故障原因和分析设备受损程度，可以为应急管理和定期维修提供准确的数据。可以更好地缩减维修成本，还可以避免设备出现运行事故。对煤矿机电设备进行不低于6个月的健康状态监测，合理设置机电设备巡检点，建立起机电设备运行状态监测与检修体系，不断优化设备检修管理制度，从原来的定期检修转变为预知检修，不断提高机电设备的检修水平。

2 智能诊断关键技术

煤矿中应用的机电设备类型比较多，常见有的三相异步电动机、变频器、发电机等，设备运行在不同的工况下会形成不同的高次谐波，高次谐波与机电设备运行情况有着直接的联系。采用谐波分析技术可以为设备检测与管理提供技术支持，故障诊断关键是应用机电设备运行产生的高次谐波与波形来确定故障部位。根据煤矿机电设备故障特点研发的谐波诊断技术，可以建立设备智能诊断系统，关键技术主要体现在以下几方面：（1）精度较高的谐波信号监测与分析；（2）人工神经网络算法对机电设备异常状态进行智能诊断；（3）全生命周期的设备健康状态监测与预警，对故障演变趋势进行分析。应用上述关键技术可以对机电设备运行产生的谐波信号进行采集、分析和诊断，比传统的红外检测、振动检测技术有着更广泛的使用范围，可以对电动机、逆变器等设备的内部元件性能进行检测与故障识别。

3 研究方法与技术路线

3.1 智能诊断技术研究方法

结合国内外煤矿机电设备运行状态检测与维修经验，结合RFID技术与振动诊断技术研发机电设备巡检仪，分析设备内部元件故障和老化特性，根据驱动电流扰动导致的电磁场改变来对谐波诊断仪进行设计。巡检仪可以对机电设备运转不平衡、轴承疲劳等进行检测与分析，多应用于供水泵、风机和皮带输送机等，可以及时发现设备的运行故障，并对故障的演变趋势进行预测，判断故障后果的严重程度，是一种预防性的设备维护保养方案，对机电设备事故的预防起到了很好的作用。

谐波诊断仪可以对机电设备驱动电气回路进行诊断，可以大功率电池组、三相电机、工业电容、变频器等设备进行检则，采用谐波传感器对机电设备电源母线运行信号进行采集，谐波诊断装置会对谐波信号进行采集与存储，并对谐波进行分析，通过输出设备形成诊断报告，并对设备的运行状态和后续的维护保养提供准确的数据支持。

机电设备巡检仪、谐波诊断仪可以与全生命周期设备管理软件配合使用，为机电设备的日常维护与保护进行信息化管理，还可以在故障发生前进行初步诊断，可以有效提高煤矿机电设备的维护保养效率，是一种有效的设备管理手段。可以定期或持续检测设备运行状态，将采集的运行数据存储到服务器中，实现对煤矿机电设备的趋势管理，为后续的维护保养提供科学参考。

3.2 技术路线

对煤矿机电设备健康状态进行检测，可以更好地避免设备运行事故，也可以为故障诊断提供参考。对设备运行情况进行监测与识别是一项综合性的技术，通过分析设备运行状态的变化情况来对潜在的故障进行诊断。对当前的机电设备状态信息进行采集，并结合以往的运行数据进行对比分析，确定设备运行的具体特征，分析并诊断设备内部件是否存在异常，将来会发生哪些潜在的故障，对设备的运行状态做出科学的预测，并结合以往的维修经验生成解决对策，技术主要侧重于运行状态监测、故障识别与诊断、运行预测。

3.3 检测管理信息系统

需要利用煤矿软件平台将机电设备管理实现规范化，将采集的设备运行信息进行标准化，并结合煤矿当前数据资源情况，将数据信息实现共享。推广应用本安型巡检仪、谐波诊断仪，对机电设备现场运行情况进行监测，发挥出检测仪器的数据采集和诊断功能，为维修管理提供科学的解决方案。在线检测通过温度、振动、电流和谐波等传感器来临测机电设备运行状态，通过以太网、CAN通信、RS485通信或无线通信方式将数据发送到监测系统，离线点检则需要先获取到设备运行状态信息，再将数据上传到监测系统，监测系统将获取设备运行信息进行分析，并将积累到的信息存储到数据库中。检测管理系统中设置有机电设备基础信息、日常维修信息、故障诊断信息、巡检信息和谐波检测信息等模块，具有预警管理和运行状态趋势分析等功能。

3.4 机电设备管理流程

先根据煤矿机电设备的实际情况，建立起机电设备全生命周期管理系统，对煤矿重要机电设备进行集中管理，并获取机电设备的基本信息、检测维修信息、故障诊断信息等，采用数据库系统进行集中管理。将高压电缆、提升机、割煤机、水泵电机、抽放泵站、减速机等作为主要机电设备，确定设备运行状态信息的采集频率和检测周期。对管理系统中生成的设备检测报告进行分析，并结合机电设备的实际状态进行验证，建立起机电设备运行档案，为后续的维修提供参考，再根据巡检仪、谐波诊断仪中获取的信息来编写详细的检测报告。

4 结语

综上所述，采用煤矿设备智能诊断技术，可以有效提高机电设备的管理水平，减少设备的维护成本，更好地保证矿井安全生产，实现对机电设备的预防性维护，可以对设备进行实时诊断并进行趋势管理，减少机电设备停电时间，提前发现设备存在的故障与隐患，可以更好地保证任何煤矿工作人员的生命安全，促进煤矿企业的持续健康发展。