煤矿电动机常见故障诊断及处理方法研究

煤矿电动机常见故障诊断及处理方法研究

陈小增

云南省煤炭产业集团云南羊场煤矿有限公司得马煤矿 东山镇655408

摘要：本论文以煤矿电动机常见故障诊断及处理方法为研究对象，旨在提出有效的故障诊断和处理策略，以提高煤矿电动机的可靠性和运行效率。本文的研究成果为煤矿电动机故障诊断和处理提供了有力支持，为煤矿安全生产和电动机设备维护提供了参考依据。

关键词：煤矿电动机；故障诊断；处理方法；可靠性；运行效率

煤矿电动机作为煤矿生产中的重要设备之一，在保障煤矿生产安全和高效运行方面起着至关重要的作用。然而，由于长期运行和恶劣的工作环境，煤矿电动机普遍存在各种故障问题，给煤矿生产带来了严重的影响。本论文旨在对煤矿电动机常见故障进行深入研究，提出有效的故障诊断和处理策略，以应对现实生产中遇到的各种问题。本论文的研究对于解决煤矿电动机故障诊断和处理问题具有重要意义，有助于提高煤矿电动机设备的可靠性和运行效率，为煤矿生产的安全和高效发展做出贡献【1】。

一、煤矿电动机故障分类与特点分析

（一）煤矿电动机常见故障类型

煤矿电动机在长时间高负荷工作和恶劣工作环境下，常常会出现各种故障。为了有效诊断和处理这些故障，首先需要对煤矿电动机常见故障类型进行分类和分析。以下是一些常见的煤矿电动机故障类型：绝缘故障，包括绝缘老化、绝缘破损和绝缘击穿等。这些故障可能由于电机长时间运行、环境潮湿或污染物引起，导致电机绝缘性能下降。轴承故障，轴承在电动机中起着支撑转子和减少摩擦的作用。轴承故障常见的表现包括振动、噪音和摩擦增加。这些故障可能由于润滑不良、磨损和腐蚀等原因引起，见图1。绕组故障，绕组是电动机的重要组成部分，常见的故障包括绕组短路、绕组接触不良和绕组断线等。这些故障可能由于过载、电压波动或制造缺陷引起。冷却系统故障，电动机的冷却系统用于散热，确保电机正常运行温度。故障可能包括冷却水泵故障、风扇故障和冷却器堵塞等，导致电动机过热和性能下降【2】。

图1 轴承故障

（二）故障特点及其影响

不同类型的故障具有各自的特点和影响，了解这些特点对于准确诊断和及时处理故障至关重要。

1.故障特点：

绝缘故障，电机绝缘性能下降，可能导致电击风险和设备损坏。轴承故障，引起振动、噪音和能量损失，严重时可能导致轴承损坏和电机停机。绕组故障，影响电机的正常运行，可能导致电机失效和烧毁。冷却系统故障，导致电机过热，降低效率和寿命。

2.故障影响：

安全风险，绝缘故障可能导致电击事故，对工人的人身安全构成威胁。生产停机，故障发生时，电动机需要停机进行维修，导致生产中断和生产效率下降。能源浪费，故障引起电动机能量损失，增加能源消耗和生产成本。维修成本，故障处理需要耗费人力、物力和时间，增加维修成本。
二、煤矿电动机故障诊断框架设计

（一）故障诊断流程概述

为了有效地诊断煤矿电动机故障，需要建立一个清晰的故障诊断流程。以下是煤矿电动机故障诊断的基本流程概述：数据采集，通过传感器和监测设备收集电动机的运行数据，包括振动、温度、电流等参数。这些数据将成为故障诊断的依据。数据预处理，对采集到的数据进行预处理，包括数据清洗、去噪和特征提取等。预处理的目的是提高后续故障诊断的准确性和可靠性。故障诊断方法选择，根据故障类型和数据特点，选择合适的故障诊断方法。常见的方法包括信号处理、机器学习和人工智能等。故障诊断模型构建，根据选定的故障诊断方法，建立相应的故障诊断模型。这些模型可以是基于规则的专家系统、基于统计的模型或基于机器学习的模型。故障诊断与判定，利用构建的故障诊断模型对采集到的数据进行分析和诊断，确定电动机是否存在故障，并对故障进行分类和定位。故障诊断结果输出，根据诊断结果生成故障诊断报告，包括故障类型、严重程度和建议的处理方法等。这些结果将为后续的故障处理提供依据【3】。

（二）故障诊断方法选择与比较

在煤矿电动机故障诊断中，选择合适的故障诊断方法对于准确诊断故障至关重要。以下是一些常用的故障诊断方法以及它们的优缺点：振动分析，通过分析电动机振动信号的频谱和特征参数，可以判断是否存在轴承故障或不平衡等问题。优点是非侵入性，缺点是对信号处理和分析技术要求较高。温度监测，通过实时监测电动机的温度变化，可以判断是否存在过热或冷却系统故障。优点是简单易行，缺点是只能检测部分故障。电流测量，通过监测电动机的电流变化，可以判断是否存在绕组故障或电路断路等问题。优点是成本低，缺点是只能检测明显的故障。机器学习方法，包括支持向量机、神经网络和决策树等，可以根据历史数据进行模型训练和故障预测。优点是适用于复杂的故障诊断，缺点是对数据量和质量要求较高。
三、煤矿电动机故障诊断方法研究

（一）振动分析技术在故障诊断中的应用

振动分析是一种常用的故障诊断方法，通过分析电动机振动信号的频谱和特征参数，可以判断是否存在轴承故障、不平衡等问题。在煤矿电动机故障诊断中，振动分析技术具有以下应用：轴承故障诊断，轴承是电动机中常见的故障部件，其故障会导致振动信号的变化。通过监测和分析电动机的振动信号，可以判断轴承的健康状态，及时发现轴承故障并采取相应的处理措施。不平衡问题诊断，电动机转子的不平衡会引起振动，影响电动机的正常运行和寿命。通过振动分析技术，可以检测电动机转子的不平衡情况，并采取平衡措施，使电动机保持平衡状态，提高其运行效率和稳定性。

（二）温度监测技术在故障诊断中的应用

温度监测是一种简单且常用的故障诊断方法，通过实时监测电动机的温度变化，可以判断是否存在过热或冷却系统故障。在煤矿电动机故障诊断中，温度监测技术具有以下应用：绕组故障诊断，电动机绕组的过热可能是由于绝缘老化、过载或通风不良等原因引起的。通过监测电动机的绕组温度，可以判断是否存在绕组故障，并采取相应的处理措施，以避免绕组的进一步损坏。冷却系统故障诊断，电动机的冷却系统是保持其正常运行温度的重要组成部分。通过监测冷却系统的温度变化，可以判断冷却系统是否正常运行，及时发现冷却系统故障并进行修复，以保证电动机的散热效果和长期稳定运行【4】。

（三）电流测量技术在故障诊断中的应用

电流测量是一种常用的故障诊断方法，通过监测电动机的电流变化，可以判断是否存在绕组故障、电路断路等问题。在煤矿电动机故障诊断中，电流测量技术具有以下应用：绕组故障诊断，电动机绕组的故障会导致电流异常变化。通过监测电动机的电流波形和特征参数，可以判断绕组是否存在短路、接地或开路等故障，并采取相应的处理措施，保证电动机的正常运行。电路断路诊断，电动机电路的断路可能导致电流中断或异常。通过监测电动机的电流状态，可以判断电路是否存在断路问题，并及时进行修复，以保证电动机的正常供电和运行。

结语

总之，煤矿电动机常见故障诊断及处理方法的研究对于提高煤矿生产效率、保障矿工安全具有重要意义。我们希望本论文的研究内容能够为煤矿电动机故障诊断领域的进一步发展和应用提供一定的指导和参考。未来的研究可以进一步深入挖掘故障诊断方法的潜力，优化算法和模型，提高诊断准确性和实时性，从而为煤矿电动机的安全运行和可靠性提供更好的保障。

参考文献

[1]王雷, 张梨明, 张灿星. 煤矿电机常见的故障分析及诊断方法[J]. 通讯世界, 2016(1):2.

[2]张晶. 煤矿机电设备技术常见故障及解决方法初探[J]. 矿业装备, 2019(1):2.

[3]刘文君. 煤矿提升机常见故障类型分析及故障诊断技术研究[J]. 当代化工研究, 2021(6):2.

[4]丁修阳. 煤矿机电设备故障诊断及维修方法分析[J]. 商品与质量, 2017, 000(027):117.