矿业设备电气故障快速定位与修复技术研究

张以华

（山东黄金归来庄矿业有限公司，临沂 273307）

随着矿业设备的不断发展和升级，电气系统在整个设备中的地位愈发重要。电气系统故障不仅会导致生产中断，还可能严重损害生产设备。因此，研究矿业设备电气故障的快速定位与修复技术对于提高设备可靠性和降低维护成本具有重要意义。研究分析高效、准确的电气故障定位与修复技术，以满足矿业生产中对设备稳定性和可靠性的要求。通过深入分析矿业设备电气系统的常见故障，并结合先进的电气工程理论，提出一套适用于矿业环境的快速故障定位与修复方案。

1 矿业设备电气系统故障类型及特点

1.1 故障类型

第一，短路故障。短路故障是电气系统中常见的故障类型，可能由电缆磨损、设备过载等引起。这种故障容易导致设备损坏和生产中断。第二，开路故障。开路故障是指电路中某个部分发生中断，导致电流无法正常通过。开路故障可能由电缆断裂、连接头松动等引起，影响设备的正常工作。第三，过载故障。过载故障通常发生在电气设备长时间超负荷运行的情况下，可能导致电气设备过热、损坏，进而影响整个生产系统的正常运行[1]。第四，接地故障。接地故障是指电气系统中的导体与大地或接地导体直接接触导致的故障，可能造成设备漏电、触电危险等问题，严重时可能引发火灾。

1.2 故障特点

第一，复杂性。矿业设备电气系统通常由多个子系统组成，涉及众多传感器、执行器和控制单元，因此故障的定位需要考虑多个因素，增加了故障诊断的复杂性。第二，隐蔽性。电气系统故障往往表现为设备性能下降或不稳定，使得故障难以被及时发现，需要采用先进的监测技术和设备，以提高隐蔽故障的检出率。第三，紧急性。矿业生产通常需要保持连续不断的生产状态，一旦发生电气系统故障，需要迅速定位和修复，尽可能缩短生产中断时间。

2 电气故障分析与定位方法

2.1 仪器测试法

仪器测试法是指使用万用表、示波器等测试仪器对电气系统进行测量，从而定位故障。这种方法具有直观、实时的优势，能够迅速发现电流、电压等方面存在的异常。电流测试是仪器测试法的重要组成部分。技术人员使用万用表或专门的电流测试仪器测量电路中的电流，检查是否存在超出正常范围的电流流动。这种测试有助于识别过载、短路或其他可能导致设备故障的问题。电压测试同样不可或缺，通过测量电路中的电压来检查电力供应是否稳定和是否存在电压波动或断路现象。除了电流测试仪器、电压测试仪器之外，示波器在电气故障的诊断中也扮演着重要角色。示波器能够直观显示电压和电流随时间的变化，帮助技术人员观察到电路中可能的瞬态异常或波动。这种方法特别适用于难以通过传统方法检测到的间歇性故障[2]。通过示波器，技术人员能够捕捉到短暂的电压尖峰或电流浪涌。这些通常是由设备中的瞬态故障或设计缺陷引起的。为了更全面地进行故障定位，结合仪器非常重要。例如，通过将万用表用于电流和电压的基本测试，然后使用示波器进行更深入的分析，技术人员可以获得更全面的故障信息。这种综合方法不仅有助于快速定位故障，还能提高诊断的准确性。

2.2 红外热成像法

红外热成像法是一种基于红外辐射原理的非接触性温度检测技术。通过使用红外热像仪，可以捕捉目标表面的红外辐射图像，从而反映物体的温度分布情况。在电气系统中，电流、电阻等元件的运行会产生一定的热量，因此红外热像法可以有效判断电气系统的运行状态和定位故障源。

红外热成像法在矿业设备中的应用涵盖诸多方面。第一，设备健康监测。定期使用红外热像仪对设备进行检测，可以实时监测设备的温度变化，及时发现潜在的故障迹象。第二，预防性维护。通过检测电气系统中异常的热斑，可以预测潜在的故障并进行预防性维护，降低设备损坏的风险。第三，故障定位。当电气系统发生故障时，红外热成像法能够快速准确地定位到故障源，缩短故障排除的时间。

2.3 智能监测系统

智能监测系统是一种基于先进传感技术和物联网技术的系统，旨在对电气系统进行实时监测和数据分析。通过在设备中部署各类传感器，监测电流、电压、温度等参数，系统能够实时采集大量数据。这些数据通过物联网技术传输到中央服务器或云平台，经过算法分析后，由智能监测系统自动识别电气系统中的故障，并提供准确的故障定位信息。

利用智能监测系统分析电气故障，主要有以下3步。第一，传感器数据采集。通过布置在电缆接头、电机、开关等处的传感器，系统能够实时采集电流、电压、温度等数据。例如，电流传感器可监测电流的强度，电压传感器用于测量电压，而温度传感器则能捕捉设备的表面温度变化。多维度的数据采集有助于全面了解电气系统的运行状态[3]。第二，数据传输与存储。采集到的传感器数据通过物联网技术传送到中央服务器或云平台进行实时存储和管理。物联网技术保证了数据的即时性和可远程访问性，使得维护人员可以随时随地监控电气系统的运行状况。这些数据的存储不仅可用于实时监测，还为后续的数据分析提供了丰富的历史数据，为系统的健康管理提供了有力支持。传感器的部署允许在设备的关键位置实时监测各种参数，包括电流、电压、温度等。这些传感器能够以高频率采集数据，并将其传输到中央监控系统，为系统运行状态提供详细的信息。例如，电流传感器可以检测到电气系统中电流的异常波动，而温度传感器可以捕捉到设备过热的迹象。通过多种传感器的协同作用，能够实时监测设备的健康状况。监控系统是实现故障实时监测的关键组成部分。该系统接收传感器采集的数据，并通过先进的数据分析算法对数据进行实时处理[4]。一旦系统检测到异常，如电流过载、温度升高等，将立即触发警报机制，以便第一时间通知运维人员采取相应措施。监控系统还可以建立历史数据的数据库，用于分析设备长期运行趋势，预测可能的故障点，以实现更有效的预防性维护。第三，数据分析与识别。在数据传输与存储之后，利用机器学习算法、人工智能等技术对采集到的数据进行深入分析，识别可能存在的故障。通过对数据的模式识别和异常检测，系统能够辨别出与正常工作状态不符的模式，并识别出潜在的故障点。这种智能化的数据分析不仅提高了故障检测的准确性，还实现了对电气系统的自动化健康监测，从而为预防性维护提供科学依据。

3 电气故障修复技术研究

3.1 故障修复的基本原则

故障修复的基本原则在矿业设备的电气系统维护中至关重要。第一，及时性原则。一旦发现电气故障，必须迅速采取行动，缩短生产中断时间。第二，精准性原则。通过准确识别故障的类型和位置，可以避免对正常工作部件的无谓干预。第三，安全性原则。维护人员必须遵循相关安全规程，确保在修复过程中不会引发其他安全风险。第四，可追溯性原则。该原则是为了进行事后分析和提升维护效率，记录修复过程、使用的工具和所更换的零部件等信息。

3.2 快速故障修复的工具与设备

为实现快速而准确的故障修复，使用合适的工具和设备至关重要。常见的工具包括以下4 种。第一，多用途电表。用于测量电流、电压、电阻等电气参数，帮助识别故障的类型和位置。第二，红外热像仪。用于检测设备表面的温度分布，帮助定位电气系统中的热点，发现潜在的故障源。第三，电气工具包。包括扳手、螺丝刀、钳子等基本工具，用于更换电气元件和进行简单的维修工作。第四，故障诊断设备。包括故障诊断仪、示波器等专业设备，用于深入分析电气系统的工作状态，识别故障的原因。这些工具的合理使用可以提高维护人员的工作效率，缩短故障修复的时间。

3.3 修复过程中的安全性与效率

在电气故障修复过程中，维护人员的安全是最为重要的考虑因素之一。在进行修复操作之前，必须确保遵守所有的安全措施和规程。包括佩戴适当的个人防护装备，如安全帽、护目镜、绝缘手套等，以降低潜在的电击和其他伤害风险。此外，应当提供培训和指导，使维护人员了解潜在的危险，并能够正确应对突发情况。通过确保人员的安全，可以在修复过程中预防事故和伤害的发生。

为了保障维护人员的安全，修复过程中必须严格遵循安全规程，确保在操作区域内设置明显的警告标志。在使用工具和设备时，应该选择符合安全标准的工具，并确保其处于良好的工作状态。维护人员应该接受相关培训，了解正确使用和操作工具的方法。此外，定期的工具和设备检查维护也是确保安全性的关键步骤，以防止潜在的故障和事故。

修复的效率直接影响设备的可用性和维护周期。为了提高修复效率，可以通过合理组织修复流程来减少不必要的步骤和延误。定期的设备维护也是确保设备长期稳定运行的关键。合理利用现代工具和技术，如远程监测和诊断系统，可以更迅速准确地定位和解决电气故障[5]。

4 结语

传感器的广泛应用为系统提供了多源、全方位的实时数据，物联网技术的运用使得数据的传输和管理更加便捷高效，而智能监测系统的建立使得故障的自动识别成为可能。选择合适的故障定位方法，如仪器测试法、红外热像法和智能监测系统，可以根据具体情况灵活应用，提高故障分析与定位的准确性和效率。在电气故障修复的过程中，基本原则、合适的工具与设备以及安全性与效率的平衡同样至关重要。遵循修复的基本原则，使用先进的工具和设备，确保修复过程中的安全性和效率，是保障电气系统可靠运行的关键环节。