设备诊断技术的概念

设备诊断技术的概念（精选七篇）

设备诊断技术的概念 篇1

实现用电设备智联网的关键是信息的传输与交换,由文(二)知道,在住宅小区的网络架构中,电力线承担了大部分信息传输任务,尤其在信息接入层、传输汇聚层,这不仅是因为电力线载波通信本身投资较小、组网方便,更看重的是其长远的发展前景。本文将着重介绍电力线通信的关键技术,包括了物理层到网络层的所有内容,涵盖了电力线通信当前存在的问题、当今研究热点、今后发展方向等,希望能给相关研究起到抛砖引玉的作用。

1 电力线的信道特征

电力线设计之初是为了功率流的传输,并未考虑作为信息传输的通道,因此信道特征曾一度成为阻碍其大规模应用的主要因素。经过10余年的发展,针对我国中/低压电网通信特性做了大量的研究工作,得到了一些共识性的结论,如文献[1-3]研究了电力线输入阻抗、信道衰减、噪声特性及信道模型,指出:

输入阻抗随频率明显地呈现周期性振荡变化,随着频率的增加,振荡的幅度逐渐衰减并趋于信道的特性阻抗;低压电网的噪声既包含有色噪声,也存在白噪声,频率越高噪声功率谱密度越低,最终趋于平稳,在低频段噪声功率谱密度随频率呈指数衰减。低压电网是典型的多分枝总线结构,并用多径传输模型来表示,时域响应函数为

频域响应函数为

式中:由传输路径的长度决定,是频率的函数,有:;l代表信号传输路径长度,i是信道的传输因子。

分支线的存在,加剧了传输信号的衰减[4,5],由文(二)可知,电力线的通信拓扑本身就是一个分支数量巨大的树状和放射状的混合结构,更加剧了信号的衰减;多用户端的存在,必然会产生针对信道的竞争,进而导致拥塞和冲突的发生,严重时将会导致整个系统的瘫痪;用电设备智联网中不同功能应用的信息共享电力线链路,但其对延时、可靠性、误码率等要求有所不同,保证通信质量要求高的应用的Qo S需求,应该成为用电设备智联网的一项基本功能。

2 调制解调问题

针对电力线频率选择性衰减、噪声大、分支多等特点,利用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术作为电力线载波的调制技术,已经成为业界不争的事实。它将可用的频谱分成M个频带较窄、相对低速率传输的子载波,子载波的幅频响应相互重叠和正交,虽然每个子载波的传输速率并不高,但是所有子载波加起来将会获得很高的数据速率。OFDM技术能够克服多径干扰、抵御频率选择性衰减、频带利用率高且易于实现。基于OFDM技术的宽带电力线通信在实际的中压环境中测试物理层已经可以达到90 M的通信速率[6],成为了电力线通信领域公认的调制解调技术。

国内外学者对OFDM在电力线中的应用主要集中于信道估算及均衡算法、时域和频域同步、降低峰均功率比、信道资源分配等方面的研究,如文献[7]采用改进延迟相关符号定时同步的方法实现了低压电力线OFDM载波通信系统的同步问题,文献[8]在室内电力线环境下验证了基于多相序列集的同步算法,结果表明能够控制峰均功率比值而且有效地减小其他用户的干扰。

3 基于OFDM的用户接入问题

OFDM的广泛应用不仅仅在于点对点传输的自适应性,更重要的是能够将发送频率和功率以资源的形式分配给用户,不仅可以保证通信质量,而且能够实现系统的资源利用最大化。

当前针对基于OFDM技术的节点接入研究热点集中于OFDMA的资源分配问题。将OFDM子载波全部分给某一用户,则该用户将占有所有可用频带,常用于高速率通信要求的应用;由于OFDM调制技术本身是频分复用,若将总功率和子载波以资源的形式分配给用户,不同用户使用不同的子载波,不仅可以保证通信质量,而且能够实现系统的资源利用最大化。基于OFDM的资源分配可分成单用户资源分配和多用户资源分配,前者是为了实现单个用户的传输速率保证或传输功率约束,后者是为了解决多节点接入的冲突避免问题及对信道使用的公平性问题。

3.1 单用户资源分配

单用户资源分配实质是OFDM+TDMA接入方式,每个用户使用整个频带的所有子载波,经常用在数据帧较长、节点数不多的情况,如多媒体流。依据香农公式

其中:S表示信号到达接收端的功率;N表示接收端的噪声;B表示可用带宽。由式(3)可知,由于各子载波的频带相同,信噪比越高的子载波容量越大。基于此理论,提出了多种电力线信道下的功率资源分配,在总功率受限的条件下,给单位功率信噪比高的子信道分配更多的功率,以此获得最大化的系统总容量。文献[9]介绍了性能最优的逐比特位添加法,文中给出了分配结果最优的评价条件为

其中,为在已分配rn比特的子载波n上再添加1比特时的功率增量。若系统的分配结果不满足式(4),则可以通过调整子载波对之间1比特来增加系统容量(减少总发送功率而保持总的比特不变)。该算法可以达到系统最优,但是由于计算量过大,并不适于实时性要求较高的应用,因此相关学者提出了其他次优化算法[10,11,12,13]。

在多节点网络中,单用户资源分配常与载波侦听(CSMA)接入技术配合,用以解决多节点的信道共享问题。每个瞬间只能有一个用户使用信道,有信息传输需求的其他节点只能监视信道,当发现信道空闲时退避一个随机值并开始发送。然而当系统中节点数较多时,节点间的信道竞争不可避免,为此相关学者提出了诸多改进算法,如文献[14]通过为每个用户增加竞争窗来保证节点间对信道使用的公平性。尽管如此,对于节点接入的实时性问题仍没有较好的解决办法,但是使用基于OFDM的多用户资源分配却可以较容易地解决该问题。

3.2 多用户资源分配

在OFDM调制中,若将不同的子载波分给不同的用户,由于载波间的正交性,即使存在物理信道的共享仍旧能够实现逻辑上对部分信道的“独享”,此即OFDMA技术,是将单用户资源分配扩展到多用户的应用。这里假设1个子载波只能分配给1个用户,由此避免了用户间的信道干扰,只需解决多节点之间信道、功率分配的优化问题。

多用户资源分配问题是一个多目标、多约束的优化问题,求最优解是一个NP-hard问题,因此针对该问题的研究基本上都是求解次优解的算法,文献[15]将其概括为三类方法:分步法、数学规划法和启发式算法。分步法通过降低资源分配自由度,将其分成若干的子问题并逐一求解,以获取原问题的次优解;数学规划法利用的是数学规划理论,如线性规划松弛及其对偶算法、拉格朗日算法及其对偶算法等,常将原问题转化为求解相对容易的凸优化问题;启发式算法是利用人工智能手段,如遗传算法、蚁群优化算法等来解决大规模的组合最优问题。

OFDMA技术其实质是将宽带电力线通信划分为多个窄带的叠加,每个用户可以获得一个或多个载波用以满足其通信需求。在一个节点数为L,子载波数为M的系统内,对于每个节点i,假设总可以找到一个子载波j(即某窄带频带)满足该节点通信时对信道的信噪比要求。给定系数ij,且有

且给定限定条件

式(6)限定了在该系统中,每个子载波最多只能被一个节点使用,即不存在共享子载波的情况,而每个用户至少可以获得一个子载波来满足其通信需求,则M和L之间应满足以下条件

也即在一个系统中,若要避免节点间的信道竞争,可分配的子载波数总要大于节点总数。

4 基于OFDMA接入技术的节点簇分配

4.1 系统分簇策略

对接入节点的分簇,是为了解决多用户资源分配系统中可能出现的M

这里提出一个分簇机制,依据节点位置及功能将系统分为m个子单元簇,也可称之为子网。设每个簇中节点数分别为L1,L2,…,Lm,且有L1+L2+…+Lm=L。在每个簇中形成一个主从式拓扑结构,包括1个主节点和Li-1(1≤i≤m)个从节点的架构,如图1所示。在每个簇中,主节点可以在整个频带内为其从节点分配信道资源,如在第i个簇内,Li-1个从节点共享M个可供分配的子载波。采用这种分簇策略,在不增加系统频带的条件下,将众多节点分为更小的单元,通过每个单元内部的“自治”,从而满足各节点的速率需求。

4.2 簇间的干扰及消除技术

在图1所示的分簇策略中,这种分簇只是逻辑上将整个接入网分为了不同的单元,而在实际的电气连接上依然保持着原来的关系,因此各簇之间不可避免将产生强烈干扰,尤其是物理距离较近又使用同一频带的情况。在图示中簇间的干扰主要可以分为两种类型[16]:一种是由于两个簇之间有直接的电气连接,如单元簇1和单元簇2,当使用同频带时发生的信号间窜扰;另外一种是由于两簇空间距离较近而产生的电磁干扰,如单元簇2和单元簇3。在本文中主要考虑第一种干扰情况。

由于每簇中均有一个主节点负责该簇内部的信道资源分配,将形成一个类似于无线通信中的小区之间的干扰问题[17,18,19]。干扰发生的位置往往位于两个簇的边界处,由于边界节点的收/发功率过大,或者由于使用了和毗邻簇的边界节点相同的频带,会造成节点间的相互干扰。常见的小区间干扰抑制技术主要有以下三种:干扰随机化、干扰消除以及干扰协调技术。干扰随机化是将干扰信号随机化,不能降低干扰的能量,但能使干扰的特性近似“白噪声”,从而使终端可以依赖处理增益对干扰进行抑制;干扰消除原理,是对干扰信号进行某种程度的解调甚至解码,然后利用接收机的处理增益从接受信号中消除干扰信号分量,由于其应用复杂度高,要求严格而且只能消除一些干扰强源,在实际应用中效果很有限;干扰协调技术是通过在小区间进行频率、功率资源的合理分配,使小区间边缘用户使用的频率资源尽可能正交,减小小区间干扰。考虑到电力线与无线通信在架构方面的差别,利用干扰协调技术的可行性最大,例如文献[19]提出的基于各簇中主节点协调的干扰抑制策略,以干扰最小化和各节点间公平性为多目标优化,验证了算法的可行性。

4.3 用电设备智联网的单元簇分配策略

分簇策略在用电设备智联网中的划分相对较为容易,这是由于智联网中无论是接入层、传输层,其本身具有分层、分单元特性。如接入层中,以家庭智能测控器为主节点,其他接入网络的家电设备作为从节点,这样不仅能够将同一服务目标的设备集中在一起,而且在防止簇间干扰、保证设备通信速率方面有着较大的优势;在多层架构的传输层中,以楼宇智能控制器为主节点,家庭智能测控器为从节点的分簇,如图2所示。由于各簇间(楼宇间)的电气连接并不紧密,簇间干扰相对较小,只需简单的阻波器即可避免;而对于高层架构的传输层,以楼层智能控制器为主节点,家庭智能测控器为从节点的分簇,簇间通过三相连接,电气干扰非常强烈,因此应采用有效的干扰协调技术保证簇间的独立性。

对于每个簇内节点数量限制与子载波划分,在可以参考的电力线载波协议,如美国的PLC G3标准规定在CENELEC A频带内划分为256个子载波[20];欧洲的PRIME标准规定在CENELEC A频带划分为512个子载波[21],而由文(二)可知,单个智能控制器范围的用户数量为160～266个,通过楼宇智能控制器(多层结构)或楼层智能控制器(高层结构)将其分为多个单元簇,则每个簇内节点数量小于上述任一协议的子载波数,因此该分簇策略适用于用电设备智联网。

5 电力线通信的中继与路由技术

电力线信道的高衰减特性要求在分支线多、线路长的通信环境中必须使用中继器来放大、复现信号。中继技术主要是为了扩大通信覆盖范围、提高传输速率。随着网络技术的发展,现在单纯的中继已经很少使用了,被兼具信号转发、路由功能的交换设备所代替。同样,在电力线通信中,中继既要对信号放大,又要负责路由转发,这就要求每个中继对接收到的信息进行解调、解码,以获取数据包中目的节点地址,根据目的地址为下一跳做出路由选择,故而应该采用解码转发的中继[22]。文献[23-25]研究了多跳模型中继的资源分配问题,并将其总结为一个总体优化问题,同单跳的多用户接入系统一样,这也是个NP-hard问题,其复杂性在于每一跳的性能都会影响到系统的整体通信效果,通过优化中继的转发时间、子载波之间的配合,从整体角度出发获得接近最优的次优化算法。

多跳中继系统中,资源分配与路由选择是中继的两个基本功能,这两个功能同时又是相互联系、相互促进的。路由机制选择到达目的节点的通信链路,资源分配根据选定链路的信道特性做进行功率的分配策略,以获得系统容量的最大化。由资源分配提供的系统容量又进一步为路由选择提供了参考依据。

关于电力线的路由机制,已经有一些文章做了研究,如文献[26-28]基于人工智能方法,利用蚁群算法以最小跳数为优化目标搜寻最佳路径,这与互联网路由技术的思想相一致,但算法有效性的前提是每一跳路径的通信质量都相同或相似;文献[29]从图论的角度出发,以误码率和延迟为权值赋给每条路径,分别以时延最小和误码率最小为优化目标,采用迭代方法,求取不同目标要求下的最佳路径,一般在15次迭代以后能够搜寻出最佳路径。

在上述路由方案中,时延和误码率是信息成功接收以后,通过与原始发送信息相比较得出的参数,在实际应用中并不能作为当次路由转发的依据,而是为下次的转发提供参考。相比而言,信道估计得出的链路信噪比的时效性更强,而且当系统调制解调方式确定以后,链路信噪比本身与误码率呈一定的参数关系,例如对于MQAM调制,信号的误码率为

式(8)中:S表示信号平均功率;N表示噪声平均功率;Q函数定义为

Q函数是x的减函数,因此在调制方式确定以后,误码率随信噪比的增大而减小。由香农公式,相同频带条件下信道容量随信噪比的增大而增大。由上一节知道,用电设备智联网中各簇内部呈主-从式架构,对主节点而言,建立链路间的权值表并不是难事。因此在用电设备智联网中,以信噪比为路由选择的权值,在统一系统时钟条件下,以信道容量和传输速率为优化目标,其隐含的优化目标必然有误码率的最小值。这不失为研究电力线路由选择策略的方向之一。

6 结束语

本文介绍了当前电力线载波通信技术的发展情况,立足于我国电力网的信道特性,介绍了适用于电力线通信的针对性的调制解调技术,分析了用电设备智联网的用户特性,提出多节点接入的信道资源分配问题,并针对网架结构提出了小区范围内用以支持多节点接入的分簇策略。文章最后讨论了多跳条件下的中继放大、路由寻址技术,这也是当今研究的热点问题。

摘要：电力线载波(PowerLine Communications,PLC)在用电设备智联网中承担了接入层和传输层的大部分通信任务,对于数据的真实性、可靠性、时效性起着至关重要的作用。介绍了当前电力线通信发展现状及需要解决的关键技术,包括了基本信道特性、基于OFDM的调制解调技术、多节点的接入方式、基于实际电力接入网结构的子网划分策略,并结合用电设备智联网的架构和组网方式提出了适宜的路由寻址策略。

设备诊断技术的概念 篇2

今天, 现代化企业的装备是由综合了各种专门技术的高度复杂的成套装置所构成。现代化的设备是资金密集的资产, 尤其是大型、自动化成套装备的价格更加昂贵。因此, 人们希望设备在安装调试合格后, 尽早投入正常使用, 尽快发挥效益, 在使用运行过程中, 要求连续正常运行。然而, 设备运动过程中技术状态的变化是不可避免的, 所以, 设备可用率达百分之百, 故障停机损失趋于零这种设想也就难以实现。但是, 要使故障发生率降低到最小限度并非不能实现。为此, 研究设备的故障的发生发展规律, 降低设备故障率是设备管理和维修工作的一项重要的研究内容。

2、设备管理的发展进程

2.1设备管理与生产质量

设备管理的宗旨之一就是为保证生产质量服务。设备是现代工业生产过程中的关键因素, 是影响生产质量的重要因素。所以, 必须对生产质量尤其是“质控点”设备进行全过程的有效控制, 不仅对设备运行状态、环境、性能、可靠性、各种规章制度进行控制, 还要对设备操作人员的能力、技术水平、人员的精神状态全过程进行控制, 只有在设备管理工作中对影响质量的环节得到有效的控制, 生产质量才能得到保证。

2.2设备管理与安全生产

设备管理是企业安全生产的重要保证。企业安全生产就是保证生产过程中人身和设备的安全。造成企业生产不安全的因素主要是“人—设备”这一系统的硬件和软件。如设备的防护装置不完整, 设备结构不安全, 存在缺陷;违反操作规程、超负荷使用设备, 劳动组织不合理;设备维护管理不善等。所以, 必须在设备一生全过程中考虑安全问题, 进行安全管理。设备维修时不仅要考虑安全上的合理性, 更重要的要考虑生产技术上的安全性, 定期对设备尤其是功能动力设备进行安全性检查和试验, 严格遵守设备的安全操作规程, 经常对工作人员进行安全教育, 牢固树立“安全第一”的观点。

2.3设备管理与节能

企业使用的能源是由能源转化设备、传输设备、用能设备所组成的系统实现的。所以, 节约能源与设比及设备管理密切相关。首先, 节约能源必须实行“全员管理”及能源消耗定量管理, 广泛开展节能教育, 消灭设备跑、冒滴、漏等明显浪费能源的现象;凡经检修的设备必须恢复原有设备的性能和效率;加强全厂设备的维护保养, 保持良好的技术状态, 利于节能;对能耗高、效率低的设备必须查明原因, 实施技术改造措施, 尤其是对耗能大户的能源转换设备如风机、水泵, 必须及时检修, 这对提高能源利用率、节约能源有着重要意义。

2.4设备管理与环境保护

工业企业设备是造成公害的主要污染源, 它与环境污染密切相关。设备管理的内容之一, 就是解决设备对环境的污染, 实现无事故、无公害。设备运转过程中, 可能产生的公害有:粉尘和有害气体、噪声和振动、废渣和废液、电磁波和电离辐射。为消除污染, 企业必须对有污染的设备加强管理和技术指导, 并实行定期测试、定期检查、定期维修的管理制度, 环保设备必须开动在生产设备运行之前, 停机在生产设备之后。

3、设备故障诊断技术

3.1设备诊断技术的基本原理和工作手段

设备诊断技术的基本原理及工作程序如图1所示, 它包括信息库和知识库的建立, 以及信号检测、特征提取、状态识别和预报决策等四个工作程序。信号检测是按照不同诊断目的和对象, 选择最便于诊断的状态信号, 使用传感器、数据采集器等技术手段, 加以监测与采集。由此建立起来的是状态信号的数据库, 属于初始模式。特征提取是将初始模式的状态信号通过信号处理, 进行放大或压缩、形式变换、去除噪声干扰, 以提取故障特征, 形成待检模式。状态识别则是根据理论分析结合故障案例, 并采用数据库技术所建立起来的故障档案库为基准模式, 再把待检模式与基准模式进行比较和分类, 即可区别设备的正常与异常。预报决策只是在经过判别后, 对属于正常状态的可继续监视, 重复以上程序;对属于异常状态的, 则要查明故障情况, 做出趋势分析, 估计今后发展和可继续运行的时间, 以及根据问题所在提出控制措施和维修决策。按照状态信号的物理特征, 设备诊断技术的主要工作手段分为十种, 如表1所示。

3.2设备诊断技术的功能和方法

设备诊断技术是一种通过监测设备的状态参数, 发现设备异常情况, 分析设备故障原因, 并预测预报设备未来状态的一种技术。其基本功能是在不拆卸或基本不拆卸设备的情况下, 掌握设备运行现状, 定量地检测和评价设备的以下状态:设备所承受的应力、强度和性能、故障和劣化、预测设备的可靠性。在设备发生故障的情况下, 对故障原因、故障部位、危险程度进行评定, 并确定正确的修复方法。设备诊断技术包括以下三个环节:检测异常;诊断故障症状和故障部位;掌握故障类型。因此, 应用设备诊断技术, 能确定设备存在的问题, 及其原因和程度, 可以采取最适宜的对策避免故障的发生和确定针对性修复方法, 以达到维修目标准确, 排除故障及时, 减少修理时间, 降低维修费用和停机损失, 提高设备有效利用率的目的。

进行设备诊断必须有正确的方法, 这就必须进行状态监测和记录, 掌握设备从过去到现在的经历及状态。状态监测与故障诊断是诊断技术的两个组成部分, 有联系但又不相同。状态监测主要是对设备的技术状态进行初步识别, 故障诊断则是对该状态的进一步分析识别和判断。所以, 状态监测是设备诊断的基础, 设备状态监测是设备诊断技术不可缺少的组织部分。单一类型的故障, 只要掌握了发生这类故障的机理和设备应力的状态, 就能比教精确地定量预测设备性能的劣化程度和故障发生的时间, 从而确定预防故障的对策。但是, 如果故障的出现是偶然的, 故障的类型是复合的, 引起故障的原因是多种多样而又不易检查的, 则故障就会呈现明显的随机性, 要预测这类故障的发生, 就必须采用设备诊断技术, 设备故障的诊断技术正是利用了电压、电流、温度、颜色、噪音、振动、压力、气味、形变、腐蚀、泄漏、磨损等表示设备技术状态的各种特征及异常现象, 对设备劣化程度与故障部位、故障类型、故障原因做出分析和判断。设备诊断的目的在于尽可能早地发现设备的劣化现象和故障征兆, 或者在故障处于轻微阶段时将其检测出来, 采取有针对性的防止或消除措施, 恢复和保持设备的正常性能。

3.3设备诊断技术在设备状态维修中的作用

根据1987年7月国务院颁布的《全民所有制工业交通企业设备管理条例》中, 明确提出了设备管理必须以效益为中心, 坚持依靠技术进步, 促进生产经营发展和预防为主的方针。以效益为中心, 就是要建立设备管理的良好运行机制, 积极推行设备综合管理, 加强企业设备资产的优化组合, 加大企业设备资产的更新改造力度, 挖掘人才资源, 确保企业固定资产的保值增值。坚持依靠技术进步, 一是要适时用新设备替换老设备;二是运用高新技术对老旧设备进行改造;三是推广设备诊断技术、计算机辅助管理技术等管理新手段。

近年来, 设备诊断技术与对人体进行的健康检查、症状诊断是十分相似的, 就是对设备进行的定期检查, 设备的定期检查是针对实施预防维修的生产设备在一定时期内所进行的较为全面的一般性检查, 检查方法多靠主观观感觉与经验, 目的在于保持设备的规定性能和正常运转。而状态监测是以关键的重要的设备为主要对象, 检测的范围较定期检查小, 要使用专门的检测仪器针对事先确定的监测点进行间断或连续的监测检查, 目的在于定量地掌握设备的异常征兆和劣化的动态参数, 判断设备的技术状态及损伤部位和原因, 针对设备的劣化部位及程度, 在故障发生前, 适时地进行设备状态监测维修, 排除故障隐患, 恢复设备的功能和精度。设备状态监测是设备诊断技术的具体实施, 是一种掌握设备动态特性的检查技术, 也是实施设备状态维修的基础。传统的修理周期结构必须随科技的发展、不同的设备结构特点进行改革。为此, 提倡状态维修, 特别是结构复杂的现代化设备, 充分利用潜在故障已经发生并在其转变成为功能性故障之前的这段时间做好状态监测, 针对故障前兆, 实施状态维修, 可使维修工作量和维修费用大幅度地降低, 实现少投入多产出的理想效果。同时也减少了因机械故障引起的灾害, 增加了设备运转时间, 缩短了维修时间, 提高了生产效率和维修质量。

4、结束语

以可靠性为中心的状态监测诊断技术, 在保证在用设备应具有的良好性能、精度、生产效率、安全、环境保护和能源消耗的技术状态中, 起到有效延缓设备劣化过程的发展, 科学预防和减少故障的发生, 使设备处于良好的技术状态的作用, 同时, 还应制定操作规程与管理制度并贯彻执行, 做好检查、维修记录, 积累各项原始数据, 进行统计分析, 探索故障的发生规律, 以采取有效措施控制故障的发生, 保持设备的状态良好。所以, 努力把握现代企业的发展趋势, 结合具体情况探索设备管理的基本原理和方法, 对提升企业设备管理水平, 增强企业竞争能力, 提高企业经济效益都具有重要的现实意义。

摘要：在设备管理成为企业自主行为的进程中, 为确保设备持续高效正常运行, 始终坚持“安全第一, 预防为主, 综合治理”的刚性约束, 防止设备非正常劣化, 在依靠检查、状态监测、设备诊断技术的基础上, 逐步向以状态维修为主的维修方式发展。

关键词：设备管理,设备诊断技术,状态维修

参考文献

矿井机电设备故障的诊断技术 篇3

如今, 矿井整体经营效益与机电设备运行存在着直接关联。但众所周知, 因矿井机电设备常常运行在相对较恶劣的环境当中, 因而往往会不可避免地出现很多种故障问题, 极大地影响正常施工进度。由此看来, 故障诊断技术在矿井机电设备维修中占据不容忽视的重要地位, 所以, 为了切实做到防患于未然, 务必要充分保证机电设备长时间安全、稳定的运行。

1 矿井机电设备故障诊断的重要性分析

事实上, 矿井机电设备故障诊断的根本目的是为充分发挥机电设备应有的作用, 即:①确保机电设备安全、可靠运行。②确保机电设备充分发挥其应有的功能。③确保煤矿机电设备长时间正常运行, 及时检测出机电设备存在的问题, 以便维修人员尽快实施维修, 这样不仅可大大减少机电设备的维修时间, 而且也可降低维修费用的支出。

2 矿井机电设备常出现的问题

2.1 供电系统问题

一般来说, 矿井深度约为500 m, 最深为1 000 m左右, 且排水方式主要有两种类型, 即水平提升式与接力式, 不仅供电线路长, 而且供电荷载量也会显著增加, 因而导致供电网络十分复杂。另外, 当矿井深度较大时, 无形当中会增加瓦斯的等级, 导致监测系统不够完善, 因而, 我们有必要对矿井安全监测系统予以全方位改造, 以避免安全事故的出现。

2.2 排水系统问题

从总体上来看, 排水设备常见问题具体涉及以下几方面:设备老化、效率低、性能差等。加之, 在缺少资金和先进技术的情况下, 极有可能会导致泵房安全性能大幅度降低。除此之外, 为尽可能满足生产的迫切需求, 往往会设有多个排水泵房, 这样便会增加诊断及维修工作的难度。

2.3 通风系统问题

一般因矿井通风网络偏长, 所以, 系统的负压相对较大, 造成回风面降低, 而且会使得通风设备长时间处在不合理的运行状态下。

2.4 提升系统问题

矿井提升系统是由多个构件组合而成的。因此, 矿井提升系统常见的问题主要涉及以下几方面:绞车保护设置不完善;各个零部件的老化;保护装置的灵敏度大大降低;绞车闸与保险闸制动不合理;插接安装不规范等。

3 矿井机电设备故障诊断的常见类型

矿井机电设备的故障诊断具体指的是对机电设备进行有计划性的检测, 以此提升矿井的生产效益。以下对矿井机电设备故障诊断类型予以详细阐述:

3.1 事后维修

事后维修指的是在出现事故前未做任何准备工作, 因此通常检修结果并不是十分理想。

3.2 定期维修

定期维修属于强制性的诊断策略, 其检修手段相对要简单得多, 而且检修周期需要结合以往的工作经验得出, 在确定了检修周期后, 不管实际上是否需要都必须定期进行检修, 这是由机电设备故障的发生存在较大的随机性所决定的。

3.3 计划性检修

如今, 机电检测设备与检测技术逐渐趋于完善。例如:为准确记录设备检测诊断结果和机电设备故障的检测状态, 应把搜集和总计的资料信息全部录入到计算机系统当中。利用先进的软件加以分析与处理, 预测可能要出现的故障, 以便维护人员制定出更为具体的检修方案, 提升机电设备使用年限, 保证机电设备长期稳定地运行。

4 矿井机电设备故障诊断技术

4.1 诊断依据

机电设备故障诊断依据指的是设备处在运行状态时各种物理及化学的改变, 例如温度、压力、电流、功率等。上述数据信息的改变可反应机电设备的运行状态。通俗来讲, 矿井机电设备的机械诊断是参照该类信息变化规律的具体情况进行分析和比较, 确定设备故障的性质及具体的位置, 帮助设备维护人员制定维修策略。同时, 更能弥补计划维修所无法有效克服的失修不足的问题, 提升各个零部件的利用效率, 以便保证机电设备安全、稳定地运行。

4.2 信息采集

一般来说, 信息采集主要采用听、摸、闻等方式, 或是利用各种传感器测定机电设备的运行温度、速度、压力等指标。同时把设备运行状态下的各物理量及化学量的变化信息传达给设备监测人员, 以诊断出机电设备是否处在合理的运行状态之下。

4.2.1 直接观察

在机电设备运行过程中, 经常性地通过直接观察法来诊断设备的运行状态。一般根据以往的工作经验加以判断。例如:温度、振动情况等都可作为机电设备运行状态的诊断依据。如果机电设备已被损坏, 那么常常会发生松动、变形、动作失常等现象。另外, 也可通过应用先进的仪器对设备外观进行检测, 以确保机电设备安全且稳定地运行。

4.2.2 性能检测

机电设备整体性检测手段是分析和比较设备输入与输出的变化规律。通常, 机电设备的输入与输出存在一定的关联。若输入量保持不变, 输出不变或是偏低, 必须增加输入量, 这足以证明此时机电设备的运行效率大大降低了。判定机电设备整体性的高低可依据电流、电压、温度等指标。

4.3 具体措施

矿井机电设备诊断技术与手段有多种, 尤其是在使用采掘设备前, 必须对该类设备的工作特点进行全面的分析。这是由于该类设备长期运行在相对恶劣的环境当中, 要求检测设备能满足设备的要求。另外, 由于诊断技术受主观与客观条件的影响, 需要有机结合具体情况予以合理选择。

4.3.1 温度监测

温度的异常是机电设备传递给操作人员的一种“热信号”, 可翻译出机电设备的运行故障。当各个零部件出现损伤后, 首先导致温度的上升。所以, 借助温度传感器确定温度的测定数据, 画点连线并制定成图标的形式, 再依据图标的走势预测零部件的温度变化情况。

4.3.2 振动监测

振动监测是较为常见的, 主要是为预测性维修工作服务。通常监测设备包含诊断仪与诊断系统。其中, 诊断仪是将传感器测得的振动信号予以放大, 再将该信息传输给示波器, 获得波形振幅信号的有效值。然而, 诊断系统通常是进行定期与在线检测的, 将磁带记录器所记录的振动信号经过计算机软件的分析, 获得准确的故障诊断位置, 以便维修人员快速实施维修。

4.3.3 铁谱监测

铁谱监测技术的引入是矿井机电设备检测的一种新技术。因应用效果良好, 应用十分广泛。此监测手段的工作原理为:把磨屑完全浸入到润滑油中, 受较大磁场的影响, 把磨屑从油中分离出来, 同时根据提及大小依次排序, 进而形成了普片, 方便操作人员的分析。不过, 在进行观察时, 需要借助铁谱显微镜, 主要测定磨屑颗粒的体积、密度, 结合这两点评价机件的磨损情况;另外, 根据磨屑颗粒体积与形状, 确定机件的故障类型;根据磨屑成分, 判定磨屑的发生部位。

5 结语

在对矿井机电设备故障的诊断过程中, 要应用先进的诊断技术与诊断方法。因此, 作为煤矿生产企业, 应当积极引入先进检测仪器, 实时监测构件的运行情况。如果发现存在异常情况, 应及时采取有效对策进行处理。与此同时, 应当结合使用机电设备的诊断技术, 以判定设备可靠性的高低, 并且针对故障发生原因和故障部位进行整体性评价, 且对故障发展趋势进行科学、合理的预测, 从而降低故障的发生概率, 减少故障成本的支出, 为煤矿生产企业创造更大的经济效益与社会效益。

摘要：现阶段, 基于煤矿生产角度来看, 煤矿机电设备已逐步成为矿井生产不可缺少的一大生产机械。因此, 准确、高效地完成煤矿机电设备故障诊断工作可谓确保矿井顺利生产的一项主要工作。针对矿井机电设备故障诊断重要性、常见问题以及故障诊断技术等进行了详细阐述, 希望可以为行业人员带来积极影响。

关键词：矿井,机电设备,问题,故障诊断技术,探究

参考文献

[1]梁大勇.现代化矿井机电设备的故障诊断技术分析[J].科学与财富, 2011, 16 (3) :15-116.

[2]毛维龙.故障诊断技术在矿井机电设备中的应用[J].硅谷, 2012, 18 (2) :132-133.

电气设备故障红外诊断技术的应用 篇4

红外技术是随着近代光电子技术发展而产生的一门新技术,国内研究与开发应用红外热成像技术始于20世纪50年代后期,主要应用于国防事业。近几十年来,红外技术在工业、气象、卫生等各领域的开发应用越来越广泛,并取得显著的效果。我国电力系统是国内研究应用红外技术比较早的行业。近年随着先进的红外热成像仪的出现和红外检测水平的提高,以及电力行业标准DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》的颁布实施,电力系统已较广泛地把红外检测项目列为高压电气设备定期检测和巡检的内容,每年在对电流致热型设备的检测中都发现了大量“重大”或“紧急”缺陷,为电力系统的安全和经济运行提供了有力保障。

二、红外诊断技术的基本原理、技术特点和分析判断方法

(一)红外诊断技术的基本原理

众所周知,人体病变往往引起体温升高。在电力系统的各种设备中,由于出现故障而导致设备运行的温度状态发生异常,电气设备的绝缘部分出现性能劣化或绝缘故障,将会引起介质损耗增大,在运行电压下发热。具有磁回路的电气设备,由于磁回路漏磁、磁饱和或铁芯片间绝缘局部短路造成铁损增大,引起局部环流或涡流发热。还有些电气设备,因故障而改变电压分布状态或增大泄漏电流,同样会导致设备运行中出现温度分布异常。总之,许多电气设备故障往往都以设备相关部位的温度或热状态变化为征兆表现出来,因此通过监测电气设备的这种状态变化,可以对设备故障做出诊断。

世间万物都会发射人眼看不见的红外辐射能量,而且物体的温度越高,发射的红外辐射能量越强。因此,既然电气设备故障绝大多数都以局部或整体过热或温度分布异常为征兆;那么,只要运用适当的红外仪器检测电气设备运行中发射的红外辐射能量,就可以获得电气设备表面的温度分布状态及其包含的设备运行状态信息,分析处理红外监测到的上述设备运行状态信息,就能够对设备中潜伏的故障或事故隐患属性、具体位置和严重程度做出定量的判断。

(二)红外诊断的技术特点

与传统的预防性试验和离线诊断相比,红外诊断方法具有以下的技术特点。

1. 不接触、不停运、不取样、不解体。

2. 可以及时发现运行中设备的异常征兆,避免发生事故。

3. 可实现大面积快速扫描成像,状态显示快捷、灵敏、形象、直观,检测效率高,劳动强度低。

4. 既可定性反映设备的故障存在与否,又能定量地反映故障严重程度。

5. 可以适当延长设备试周期,逐步达到代替预试、减少停电、减少误操作等不安全因素,节省大量人力、物力和时间。

6. 对老旧或存在隐患的设备,可以随时跟踪监视其运行状况,最大限度地利用其剩余寿命。

(三)红外诊断技术的分析判断方法

1. 表面温度判断法

根据测得设备表面温度值,对照DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》中GB763-90表A1、表A2的有关规定,凡温度(或温升)超过标准者可根据设备温度超标的程度、设备负荷率的大小、设备的重要性及设备承受机械应力的大小来确定设备缺陷的性质,对在小负荷率下温升超过或承受机械应力较大的设备要从严定性。

2. 相对温差判断法

为了提高判断的正确性,对电流致热型设备,若发现设备的导流部分热态异常,应进行准确测温,按公式[(T1-T2)÷(T1-T0)]×100%算出相对温差值,按表1规定判断设备缺陷的性质。

其中T1——发热点的温度;T2——正常相的温度;T0——环境参照体的温度。

当发热点的温升值小于10K时,不宜按表1的规定确定设备缺陷的性质。对于负荷率小、温升小但相对温差大的设备,如果有条件改变负荷率,可增大负荷电流后进行复测,以确定设备缺陷的性质。当无法进行复测时,可暂定为一般缺陷,并注意监视、监测。

3. 同类比较法

(1)在同一电气回路中,当三相(或两相)电流对称和设备相同时,比较三相(或两相)电流致热型设备对应部位的温升值,可判断设备是否正常。若三相设备同时出现异常,可与同回路的同类设备比较。当三相负荷电流不对称时,应考虑负荷电流的影响。

(2)对于型号相同的电压致热型设备,可根据其对应点温升值的差异来判断设备是否正常。电压致热型设备的缺陷宜用允许温升或同类允许温差的判断依据确定。一般情况下,当同类温度超过允许温升值的30%时应定为重大缺陷。当三相电压不对称时应考虑工作电压的影响。

4. 热谱图分析法

根据同类设备在正常状态和异常状态下的热谱图的差异来判断设备是否正常。

5. 档案分析法

分析同一设备在不同时期的检测数据(如温升、相对温差和热谱图),找出设备参数的变化趋势和变化速率,以判断设备是否正常。

三、电气设备的发热来源

设备在工作的时候,由于电流、电压的作用,将产生以下三种主要来源的发热。

(一)电阻损耗发热

按焦耳定律,当电流通过电阻时将产生热能,这是电流效应引起的发热,大量表现在载流电气设备中。

(二)介质损耗发热

绝缘介质由于交变电场的作用,使介质极化方向不断改变而消耗电能并引起发热。由此产生的发热功率为:

P=U2ωCtgδ

式中U——施加的电压;

ω——交变电压角频率;

C——介质的等值电容;

tgδ——介质损耗角正切值。

这种发热为电压效应引起的发热。

(三)铁损致热

当在励磁回路上施加工作电压时,由于铁芯的磁滞、涡流而产生电能损耗并引起发热。

四、电气设备的热故障

电气设备的故障有多种多样,但大多数都伴有发热的现象。从红外诊断的角度看,通常分为外部故障和内部故障。

(一)外部热故障的判断

众所周知,电力系统运行中,载流导体会因为电流效应产生电阻损耗,而在电能输送的整个回路上存在数量繁多的连接件、接头或触头。在理想情况下,输电回路中的各种连接件、接头或触头接触电阻低于相连导体部分的电阻,那么,连接部位的损耗发热不会高于相邻载流导体的发热。然而一旦某些连接件、接头或触头因连接不良,造成接触电阻增大,该部位就会有更多的电阻损耗和更高的温升,从而造成局部过热。此类通常属外部故障。

外部故障的特点是:局部温升高,易用红外热像仪发现,如不能及时处理,情况恶化快,易形成事故,造成损失。外部故障占故障比例较大。

外部热故障的致热部位是裸露的,可用热像仪直接测温,且测量值与实际的温度值差别不大,一般可根据测得的温度值或温升值,按照GB/T11022-1999《高压开关设备和控制设备共同技术要求》规定的温度和温升极限,以及DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》中的相对温差判断法来判断缺陷的严重程度。当温度值或温升值接近或稍微超过GB/T 11022-1999标准的规定值时,如此时设备的负荷还较轻,但在还有可能出现更高的负荷的情形下,应定为“重大”或“紧急”缺陷,同时采取相应的措施。如已接近满负荷,则可以暂时考虑降低负荷,使温度值符合规定,不一定要立即停电,但必须加强监测,在短期内消除缺陷。当温度值已大大超过规定时,必须立即停电处理。

由于大多数设备通常都是在较低负荷下运行,大量设备接头在通过小负荷电流时其温度或温升并没有达到或超过GB/T 11022-1999标准的规定,出现“高温过热”的现象并不是很多,较多的是出现“低温过热”,同时三相设备对应点之间的温差值较大,此时用GB/T 11022-1999标准规定的温度或温升来判断设备的缺陷具有很大的局限性。对此类缺陷一定要按DL/T 664-1999导则的有关规定进行准确测温,记录此时设备的实际负荷电流,根据相对温差判断法中提供的相对温差判据来判断缺陷的性质。但要注意,当发热点的温升值小于10 K时,不宜按这个规定确定缺陷的性质,因为这时各种测量误差的综合值可能已超过标准本身的数值,容易引起漏判或误判。

(二)内部热故障的判断

所谓电气设备的内部故障,主要是指封闭在固体绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的各种故障。由于这类故障出现在电气设备的内部,因此反映的设备外表的温升很小,通常只有几k。检测这种故障对检测设备的灵敏度要求较高。

内部故障的特点是:故障比例小、温升小、危害大,对红外检测设备要求高。

内部热故障也可用热像仪测温,但由于其致热部位被封闭,小部分热量可能通过导体传递到外部,大部分要通过空气、油、SF6或绝缘纸等介质,再通过金属箱体或瓷套传到其表面,所以其测量值与实际的温度值差别一般较大。由于设备本身结构和致热因素比外部热故障要复杂些,对此类故障的判断分析也显得困难些。应根据DL/T664-1999导则中的同类比较法和热谱图比较法来判断,不宜按GB/T 11022-1999标准规定的温度和温升限值或DL/T 664-1999导则中的相对温差判断法来判断。如对于110 k V及以上变压器高压充油套管的发热问题,致热部位有外部接头处、将军帽内部导电杆与螺母的连接处、导电杆与过渡引线的连接处、过渡引线与线圈的连接处等,判断时应首先确认是内部还是外部发热,如是内部发热,根据套管的热谱图,仔细分析致热部位是在将军帽内还是套管下部引线。一般内、外部接头的高温过热都会影响到套管表面温度的变化,通过热谱图分析是可以确认致热源的。只要确认是内部缺陷,必须尽快停电检查处理。

不管是内部还是外部致热,在对待此类缺陷时,必须充分考虑发热部位对密封或机械强度是否有影响。充油或充SF6的电流互感器、套管接头的异常发热,特别是高温过热,可能造成的后果是:一方面会导致密封的破坏,出现漏油、漏气,甚至进水受潮,危及主绝缘的安全;另一方面会导致电流互感器和套管等的内部压力增大,严重时出现爆炸。因此,对缺陷的定性要从严要求。

这里必须强调,采用测量同类设备(特别是同一间隔的同类设备)的对应点相对温差值的方法,可排除某些相同因素对测量结果的影响,如负荷电流、风速、大气温度、相对湿度、测量距离、发射率选择等对测量结果的影响,这对现场检测时诊断设备的状况极为有用。有的人认为现场红外检测一定要在设备负荷最大、环境温度较高时进行,才能有效地发现设备的过热缺陷,这种观点值得商榷,实际执行起来也比较困难。事实上,如果平时忽视了小负荷电流致热型设备的检测,将可能导致一些原来已存有重大缺陷或需紧急处理的缺陷没有得到及时发现和处理,待到高负荷时缺陷进一步发展恶化,不得不临时申请停电处理,给生产运行带来十分不利的影响。

五、故障分析及诊断实例

在维护电网安全运行的实际工作中,通过红外检测诊断方法发现了不少重大隐患,为系统的安全运行提供了有力的保障。如在一次例行巡检时发现110kV古丁变一刀闸的B相T型线夹发热,温度高达300℃,经检修证实连接部分的导线表面已经发热氧化变成粉状,线夹内壁有突起的熔融状的铝金属颗粒,由于发现处理及时,未发生故障。又如在2007年6月维护110kV长坡站时,发现出线间隔PT本体温升15℃,属一般性热缺陷,考虑到油箱升属间接性热缺陷检查,进行PT预试检查,结果发现介损严重超标(38℃时为28%),线圈严重受潮,经吊芯换油烘烤后介损达标,投运后温度正常。

六、结语

总之,红外诊断技术是开展设备状态检修行之有效的方法,不仅可以减少劳动强度,提高缺陷诊断率,而且可以随时随地诊断设备运行情况,保证设备安全运行,提高电气设备运行的可靠性,增加社会效益和企业经济效益。

摘要：红外诊断技术能快速实时地在线监测和诊断电力设备的大多数故障,防止电气设备损坏和由于这些设备损坏而导致的电网大面积停电事故发生。因此,近年来发展了电气设备状态红外监测技术,用以随时监视大多数电力设备的运行状况,为电力系统的安全和经济运行提供有力保障。文章对红外诊断技术的基本原理、技术特点、分析方法作简介,对电气设备故障红外诊断的判断方法作重点论述。红外检测工作的诊断实践证明,红外诊断技术对于及时发现电气设备的外部缺陷和部分内部缺陷非常有效,对保障电气设备乃至电网的安全运行起到积极作用。

关键词：电气设备,红外诊断技术,故障判断

参考文献

[1]胡世征.DL/T664-1999.带电设备红外诊断技术应用导则[M].北京:中国电力出版社,1999.

[2]GB/T11022-1999.高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求[M].北京:中国标准出版社,2006.

矿山机电设备故障诊断技术的研究 篇5

早在20世纪70年代人们就已经提出了机电一体化的技术概念, 这种技术是指将电子计算机技术和机械技术相结合, 从而对机械设备进行有效的保障, 从而保障机械设备的施工效率和施工质量。目前, 随着计算机应用技术的突飞猛进, 机电一体化技术也得到了有效的发展, 使其逐渐成为了一种综合性系统控制技术, 并且正朝着光电一体化方向发展, 从而有效的促进了社会经济的发展, 提高了人们的生活品质。自21世纪的到来, 机电一体化技术又迈上了一个新的台阶, 机电一体化技术也逐渐向着多功能智能化的方向发展, 这不仅为了机电一体化技术提供了一个广阔的发展空间, 还降低工程施工、工艺生产以及矿产开采等施工难度和成本。当前人们在矿产开采的过程中, 由于大多数开采工程都是在地下进行的, 地质条件也比较复杂, 而且在地下开采的过程中也存在着许多的安全隐患, 比如:瓦斯、煤尘、地下水等, 这不仅加大了开采工程的难度, 降低了矿产开采的效率, 还使得人员的生命安全受到威胁。因此, 矿产开采单位为了保障开采工程的安全生产, 就加大了对机电设备的管理力度, 并且通过机电设备的智能化系统对开采工程进行管理, 从而为矿产开采工程的安全生产奠定扎实的基础。

2 矿山机电设备故障的诊断

在矿产生产工程中, 对机电设备的故障诊断技术主要是由五个部分组成的, 它们分别是设备运行信息的收集、运行信息的整理、信息的分析和对比、设备故障的确定、相应的诊断决策和结论。这五个环境在机电设备诊断过程中, 都有着十分重要的作用, 如果在诊断过程中有一个环节出现问题, 那么将会影响整个诊断内容, 从而对机电设备的正常运行、矿产资源的正常开采有着严重的影响。

机电设备故障诊断技术在发展过程可分成三个阶段:a.初级阶段, 在这个阶段中机电设备主要是凭借管理人员的专业知识和施工经验, 来对机电设备进行故障诊断;b.现代化阶段, 这个阶段则是通过计算机技术以及其他的设备管理技术, 来对电机设备进行综合性的管理, 从而对机电设备进行故障诊断;c.智能化阶段, 这主要是将电子信息技术和机电设备相结合, 从而对其设备进行自动化的故障诊断。由此可见, 机电一体化随着时代的变化, 机电设备故障诊断技术得到了不断发展, 并且广泛的应用到各个行业当中, 从而促进我国社会经济的发展。

目前为了推动我国矿产行业的发展, 人们也将机电设备应用导致矿产开采工程当中。在矿山开采中, 使用的机电设备故障诊断技术是将电子技术、物化技术、计算机技术等不同系统技术相结合的设备体系, 它可以对开采工作的各方面的内容进行有序的控制管理, 从而降低矿产开采的难度以及矿产生产的成本, 提高了矿产企业的经济效益。

3 矿山机电设备故障维修

首先应检查内燃机的油箱油量是否充足, 如果油量不足应增添燃油;其次检查内燃机的供油管是否漏油或断裂, 发现漏油或断裂及时进行维修, 如果是由漏油原因引起则维修内燃机后还要排除管路中的空气壁面油的纯度不够;检查内燃机的调节杆卡住和内燃机的油量控制杆的锁紧螺栓是否紧固, 如果在内燃机的运行过程中有异样声响, 则需要将部件重新锁紧;然后拆下内燃机的燃油管的进油端进行连续压动, 如无燃油流出, 可能是供油管或燃油滤清器发生了堵塞, 采取措施为进行逐段进行排除;内燃机的供油时间不合适, 延迟或过早都会引起动力不足, 为全面提高煤矿机电设备维修管理水平, 适应我国煤炭工业发展的需要, 根据煤炭生产的特点, 结合当今设备维修管理理论和技术的发展趋势, 以效益和质量为中心。对设备寿命周期实施全过程管理, 追求设备最佳综合效益和最有效经济的寿命周期费用, 建立健全设备维修管理的信息反馈和自理的机构和系统, 充分利用信息技术为设备的维修管理决策服务, 组织企业各部门全员参与设备的维修管理, 应用现代化方法, 经济合理地组织设备的维修管理, 将是今后煤炭生产企业的实际情况, 加强煤矿机电设备使用和维护的管理由于我国现阶段煤炭生产劳动力素质较低, 给设备的正确使用和维护保养带来一定的困难;对设备的使用、操作不规范, 进一步造成了设备隐患。

因此, 在现有条件下, 煤炭生产企业应当高度重视对设备使用、维护、修理人员的技能和素质的培养, 健全设备管理的规章制度并严格执行;进一步完善包括三级保养、点检、班检、定期维护和巡回检查以及交接等日常维护和文明生产的制度, 我国煤矿机电设备维修管理水平的特点决定要对设备寿命周期实施全过程管理, 追求设备最佳综合效益和最有效经济的寿命周期费用。应根据煤矿机电设备维修管理模式及发展趋势, 健全设备维修管理的信息反馈和处理的机构和系统, 充分利用信息技术为设备维修管理决策服务, 并应通过组织企业各部门全员全过程参与设备的维修管理。

同时, 应用现代化方法, 如可靠性工程、维修性工程、系统论、信息论、决策论等, 以及先进的技术, 如状态监测和故障诊断技术、人工智能、专家系统等, 从而确保煤矿机电设备完好运行, 保证生产, 预防维修是以加强设备检查为主, 设备故障早期发现, 早期排除, 能大大减少故障的停机时间。预防维修包括定期维修和状态维修两方面的内容, 状态维修是利用检测、监测和诊断技术, 对设备状态进行预测, 有针对性地安排维修、事先排除, 从而避免和减少故障停机的损失, 研究和实践发现, 采用有计划的预防维修可以减少设备的故障, 节约大量维修时间和费用, 结果逐步形成了预防性维修的概念。最早美国通用电气公司和杜邦公司又针对预防维修存在着既有过剩维修又有维修不足的问题, 将预防维修制度发展成为生产维修。生产维修除了坚持日常保养外, 还包含以下4种主要维修方式:事后维修、预防维修、改善维修和维修预防。针对不同的设备及使用情况, 分别采取不同的维修方式。预防性维修和计划预修是以时间为基础定期对设备进行的大规模检查与修理。

结束语

由此可见, 通过矿山机电设备故障技术对机电设备进行严格的控制管理, 不但降低了矿产开采工程的难度, 保障了施工人员的生命安全, 还减少了矿产生产的成本, 提高了矿产生产企业的经济效益, 从而促进了我国的经济发展。

参考文献

[1]车明福.浅析故障诊断技术在矿山机电设备的应用[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2010 (12) .[1]车明福.浅析故障诊断技术在矿山机电设备的应用[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2010 (12) .

矿山机电设备故障诊断技术的分析 篇6

1 矿山机电设备故障诊断技术原理分析

为了提高矿山机电设备故障诊断工作质量, 需要对各个工作环节进行严格把控, 特别是需要根据实际情况综合应用多种技术和设备。矿山机电设备故障诊断技术原理主要如下: (1) 需要建立具有针对性的数学模型, 矿山机电设备在正常运行状态下收集其各项参数, 若机电设备出现故障, 则将当下设备运行参数和正常运行状态下的参数进行比对, 从而判断故障发生的原因以及类型判断; (2) 对机电设备故障的诊断工作是需要基于多种信息分析工作之上, 需要借助信息次采集技术对机电设备工作状态下的相关信息传送到计算机再进行类型判别, 为技术人员的具体工作提供参考依据; (3) 机电设备的运行信息录入计算机后, 只需要技术人员通过个人的专业知识进行简单分析就可以完成故障的诊断工作, 也可以对矿山机电设备故障的严重程度进行评估; (4) 对收集到的信息进行转化处理, 变为人们可以识别的信息, 这样便于故障处理方案的制定。

2 矿山机电设备故障诊断技术

2.1 主观诊断技术

主观诊断技术就是根据工作人员往常的工作经验对矿山机电设备故障类型进行主观判断。该技术对于技术人员的要求较高, 但是操作便捷, 技术人员可以通过视觉、嗅觉等感官实现故障诊断。为了保证故障诊断结构的有效性, 技术人员可以综合机械设备辅助工作, 但是主要以技术人员的主观判断为主。该诊断技术适用于所有类型的故障诊断工作, 但是因为存在主观影响因素, 因此判断的准确性和可靠性有待提高。

2.2 仪器诊断技术

所谓仪器诊断技术就是指应用各类仪器设备, 通过对矿山机电设备的检测, 对运行参数进行分析, 从而判断机电故障的技术。该诊断技术诊断结果比较准确, 在当前矿山生产中的应用范围广泛。同时, 随着技术的发展, 该技术日益成熟, 其操作也更为简便。

2.3 数学模型诊断技术

数学模型诊断技术是在数学相关知识的基础上逐渐发展的诊断技术, 综合了动态检测技术和传感器技术。通过对机电设备相关参数的分析处理, 可以辅助技术人员完成部分故障诊断工作。该技术在应用过程中必须根据矿山生产实际情况相符的数学模型, 才能够保证诊断结果的准确性。

2.4 智能诊断技术

智能诊断技术是对特征进行比较, 通过对人脑的模拟, 实现对故障信息的采集、分析以及处理工作。该技术的应用重点在于需要建立和机电设备相关的故障特征数据库, 机电设备出现故障后, 只需要将其故障信息和数据库中相应款项的信息进行比对, 即可初步判断故障类型以及发生故障的原因。当前神经网络系统和专家系统是比较常见且应用比较成熟的智能诊断技术。

3 矿山机电设备应用故障诊断技术

因为矿山生产中涉及的设备数量较多, 就必须对设备的应用特征、诊断技术等进行准确分析。

3.1 采煤机故障诊断

采煤机故障诊断系统中包含变频器通信模块, 其可以及时获得采煤机的各项运作参数。在变频器通信模块的显示屏中, 技术人员可以全面了解到采煤机运作电流、变频器电压、运作速率等多种参数, 因此可以了解到采煤以及实际生产情况;变频器通信模块的功能多样化, 其主要包括过载保护、过压保护、过流保护等。诊断系统中还包括故障诊断模块, 可以和互联网相连接, 采煤机发生异常时, 可以将相关情况如信息数据等传送至显示屏, 技术人员可以通过显示屏中显示的画面对发生故障的原因以及发生故障的准确位置等进行分析, 从而使采煤机故障解决方案更有效, 实施效率更高。

3.2 电动机故障诊断

采矿作业中矿山电动机的故障类型较多, 其中主要包括定子绕组故障、放电故障等。在对放电故障进行判断时, 需要根据故障的主要特征进行。通常故障诊断中较为常用的设备是电流互感器以及高频检测器等, 在了解了电动机实时运行数据之后, 将其和正常运作下的数据进行反复比对, 从而制定具有针对性的防治措施。在对电动机短路等故障进行检测过程中, 该故障会出现电流短时间内大幅度增大, 技术人员需要根据电流的具体参数值进行故障诊断。在对断相故障进行诊断时, 技术人员需要借用零序电流和负序电流等参数进行故障判断, 从而便于及时处理。

3.3 提升机故障诊断

通常情况下, 提升机中经常出现的故障就是松绳故障。技术人员需要借助设备机械对松绳的情况进行跟踪观测, 观察其变化情况, 若出现异常数据, 需要及时处理。监测设备需要具备报警功能, 在出现异常能够及时传送消息给集控中心, 同时也可以通过调整参数以保证自身运作状态恢复正常, 自行排除故障。

4 结束语

矿山机电设备运行状况和矿山安全生产息息相关, 所以, 需要加强对矿上机电设备故障诊断的研究。作为维修人员, 需要通过不断学习提高自身的专业素质, 并且适当引用新型科学技术对机电设备的故障进行准确判断, 从而提高维修的准确性以及时效性。

摘要：在矿山机电设备应用过程中, 会受到多种因素的影响, 引发设备故障。本文对矿山机电设备故障诊断技术原理进行分析, 论述几种矿山机电设备的故障诊断技术。

关键词：矿山机电设备,故障诊断,技术分析

参考文献

[1]彭广宇, 等.浅谈故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用[J].科技致富向导, 2012, 9:349.

[2]刘锦.故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用[J].科协论坛, 2012, 3:57-58.

[3]仇金刚.故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用探讨[J].现代制造, 2015, 6:97-98.

设备诊断技术的概念 篇7

直至20世纪80年代, 油液监测技术虽然在国内外得到成功应用, 但仍不能如性能监测和振动监测那样得到国际工业界的认可。时至今日, 经过近60余年的发展, 它已经被业界认可为一个独立的技术领域。其主要标志如下。

1.油液监测的技术内容已进入国际标准

国际标准化组织 (ISO) 在2006年颁布了两个与油液监测直接相关的标准:ISO/DIS 18436-4和ISO/NP 18436-5。这两个标准是由ISO的“机械振动与冲击技术委员会” (TC108) 之下的“机器状态监测和预诊断分会” (SC5) 的委员们审查表决通过的。两个标准分别规定了从事油液监测技术工作的现场技术人员和试验室分析人员的培训课程和认定标准。油液监测的技术规范进入国际标准, 说明它的成熟性和被认定。

2.油液监测的单元技术和技术结构已基本确定

经过多年技术开发成果的积累和工业应用的实际考验, 至今已形成比较成熟的通用型油液监测技术结构。一个油液监测技术的基本组合是由原子光谱分析技术、红外光谱分析技术、铁谱技术、颗粒计数技术和润滑油理化分析技术 (如黏度、闪点、总酸值等) 所组成。对于特殊专业的监测对象可添可减。以上五大项技术由一个计算机系统控制。不但形成一个数据共享的局域网, 而且通过系统软件中的数学模型、诊断方法乃至专家系统, 对分析结果做出智能性的分析判断和评价。评价结论包括两大部分, 即润滑剂 (包括液压油) 的理化指标、润滑性能、衰变程度、添加剂变化、污染程度和机械设备摩擦副的磨损元素、磨损状态、失效部位、磨损类型等设备磨损情况的评价。

3. 油液监测技术已进入市场运作

商业化的油液监测公司已经出现多年, 并得到快速发展。在美国、英国、澳大利亚等工业发达国家, 油液监测的商业公司在上世纪80年代就已成立和发展, 承担着大量由各行业企业所委托的油液分析业务, 油液监测技术进入市场运作。当时, 我国的油液监测技术装备只作为大型工业企业、研究院所、高等院校、国防单位内部的科技手段, “内向性”和“封闭式”地开发和应用。如今, 在北京、广州、上海、天津等地已成立了多家通过国家或地方技术监督局审查、经工商局注册登记的商业化油液监测公司或技术中心, 有的甚至获得国际认证机构的认证。它们承接着大量包括许多国际知名品牌跨国公司在内的企业外委油液监测订单, 按国际规范进行操作, 出具报告, 并对分析结果承担法律责任。在按市场游戏法则运作的过程中, 这些油液监测专业企业自身也得到发展。

二、油液监测技术已取得丰硕学术研究和工程应用成果

我国科技工作者和工程技术人员在油液监测领域的成就, 如同其他领域一样, 可以归纳为科技开发和工程应用两大方面。在科技开发的硬件方面, 独立研制了铁谱仪、铁量仪、各种快速分析仪及集成的油液监测系统等。在软件方面, 各行业开发了适用的计算机诊断系统乃至专家系统。许多国有大中型企业已将油液监测作为生产链的节点, 纳入日常程序。油液监测技术也在国防现代化建设中发挥了重要作用。从我国第一篇有关油液监测技术研究论文在首届国际铁谱技术会议上宣读和在国际《WEAR》期刊上发表之后, 大量反映油液监测科技研究和工程应用成果的论文在国内外专业期刊上陆续发表。有关油液监测技术的学术著作已有10余册出版发行。油液监测技术已成为高等院校本科生和研究生的选修课程。由高等院校、科研院所及厂矿企业承担的油液监测理论、技术和应用研究成果在国家、省部级的诸多奖项中获奖。至今, 我国已有近800个单位和部门装备了油液监测技术, 遍及机械、交通、铁路、航空、冶金、石油、化工、采矿、煤炭、教育乃至军事装备系统, 产生可观的经济、社会乃至国防效益。工程应用的广泛和有效是我国有别于其他工业发达国家油液监测技术发展的特点。由全国油液监测技术委员会 (原全国铁谱技术委员会) 主持, 曾对我国98个以铁谱技术为主、应用油液监测技术的单位进行了调查。根据所提供财务报表, 其中48个工矿企业在5年期间, 因应用油液监测技术增产3 815万元, 节支8 451万元, 这样取得直接经济效益约1 226亿元。

根据国际通用惯例, 我国油液监测领域的科学研究和工程技术人员于2004年将原全国铁谱技术委员会正式更名为油液监测技术委员会。包括全国著名高校和各行业大型国有企业在内约150个成员单位参加活动。20多年来, 委员会召开了六次全国性学术会议, 出版了六册会议论文集, 发表了近400篇学术论文, 开展了企业调查、技术标准、专题研究等多种学术和技术活动, 特别受到厂矿企业的关注和支持, 突出了紧密结合生产实践的特色。

三、油液监测在设备工程诊断技术领域有着广泛发展前景

无论从设备维修还是从设备管理的角度, 油液监测技术从问世起就与设备工程领域结下不解之缘。它与振动分析技术一样, 同属设备工程的主流诊断技术。在应用操作上, 它们可以联合使用, 发挥各自优势, 实现优势互补。

来自对美国核电站系统的750台设备滚动轴承的失效监测调查表明, 单独采用油液监测技术的占40%, 单独采用振动监测的占33%, 二者综合利用的占27%。振动分析能监测出3个月内的轴承失效, 而油液监测可以提前到18个月前, 诊断出轴承的早期异常磨损。油液监测在经济上可以得到6倍于投入的回报。我国数10年的生产实践也表明, 油液监测在设备工程诊断技术领域中已经扮演了独特和重要的角色。

四、油液监测沿着技术创新和工程应用两个方向继续不断发展