礦業設備電氣故障快速定位與修復技術研究

張以華

（山東黃金歸來莊礦業有限公司，臨沂 273307）

隨著礦業設備的不斷發展和升級，電氣系統在整個設備中的地位愈發重要。電氣系統故障不僅會導致生產中斷，還可能嚴重損害生產設備。因此，研究礦業設備電氣故障的快速定位與修復技術對于提高設備可靠性和降低維護成本具有重要意義。研究分析高效、準確的電氣故障定位與修復技術，以滿足礦業生產中對設備穩定性和可靠性的要求。通過深入分析礦業設備電氣系統的常見故障，并結合先進的電氣工程理論，提出一套適用于礦業環境的快速故障定位與修復方案。

1 礦業設備電氣系統故障類型及特點

1.1 故障類型

第一，短路故障。短路故障是電氣系統中常見的故障類型，可能由電纜磨損、設備過載等引起。這種故障容易導致設備損壞和生產中斷。第二，開路故障。開路故障是指電路中某個部分發生中斷，導致電流無法正常通過。開路故障可能由電纜斷裂、連接頭松動等引起，影響設備的正常工作。第三，過載故障。過載故障通常發生在電氣設備長時間超負荷運行的情況下，可能導致電氣設備過熱、損壞，進而影響整個生產系統的正常運行[1]。第四，接地故障。接地故障是指電氣系統中的導體與大地或接地導體直接接觸導致的故障，可能造成設備漏電、觸電危險等問題，嚴重時可能引發火災。

1.2 故障特點

第一，復雜性。礦業設備電氣系統通常由多個子系統組成，涉及眾多傳感器、執行器和控制單元，因此故障的定位需要考慮多個因素，增加了故障診斷的復雜性。第二，隱蔽性。電氣系統故障往往表現為設備性能下降或不穩定，使得故障難以被及時發現，需要采用先進的監測技術和設備，以提高隱蔽故障的檢出率。第三，緊急性。礦業生產通常需要保持連續不斷的生產狀態，一旦發生電氣系統故障，需要迅速定位和修復，盡可能縮短生產中斷時間。

2 電氣故障分析與定位方法

2.1 儀器測試法

儀器測試法是指使用萬用表、示波器等測試儀器對電氣系統進行測量，從而定位故障。這種方法具有直觀、實時的優勢，能夠迅速發現電流、電壓等方面存在的異常。電流測試是儀器測試法的重要組成部分。技術人員使用萬用表或專門的電流測試儀器測量電路中的電流，檢查是否存在超出正常范圍的電流流動。這種測試有助于識別過載、短路或其他可能導致設備故障的問題。電壓測試同樣不可或缺，通過測量電路中的電壓來檢查電力供應是否穩定和是否存在電壓波動或斷路現象。除了電流測試儀器、電壓測試儀器之外，示波器在電氣故障的診斷中也扮演著重要角色。示波器能夠直觀顯示電壓和電流隨時間的變化，幫助技術人員觀察到電路中可能的瞬態異?；虿▌?。這種方法特別適用于難以通過傳統方法檢測到的間歇性故障[2]。通過示波器，技術人員能夠捕捉到短暫的電壓尖峰或電流浪涌。這些通常是由設備中的瞬態故障或設計缺陷引起的。為了更全面地進行故障定位，結合儀器非常重要。例如，通過將萬用表用于電流和電壓的基本測試，然后使用示波器進行更深入的分析，技術人員可以獲得更全面的故障信息。這種綜合方法不僅有助于快速定位故障，還能提高診斷的準確性。

2.2 紅外熱成像法

紅外熱成像法是一種基于紅外輻射原理的非接觸性溫度檢測技術。通過使用紅外熱像儀，可以捕捉目標表面的紅外輻射圖像，從而反映物體的溫度分布情況。在電氣系統中，電流、電阻等元件的運行會產生一定的熱量，因此紅外熱像法可以有效判斷電氣系統的運行狀態和定位故障源。

紅外熱成像法在礦業設備中的應用涵蓋諸多方面。第一，設備健康監測。定期使用紅外熱像儀對設備進行檢測，可以實時監測設備的溫度變化，及時發現潛在的故障跡象。第二，預防性維護。通過檢測電氣系統中異常的熱斑，可以預測潛在的故障并進行預防性維護，降低設備損壞的風險。第三，故障定位。當電氣系統發生故障時，紅外熱成像法能夠快速準確地定位到故障源，縮短故障排除的時間。

2.3 智能監測系統

智能監測系統是一種基于先進傳感技術和物聯網技術的系統，旨在對電氣系統進行實時監測和數據分析。通過在設備中部署各類傳感器，監測電流、電壓、溫度等參數，系統能夠實時采集大量數據。這些數據通過物聯網技術傳輸到中央服務器或云平臺，經過算法分析后，由智能監測系統自動識別電氣系統中的故障，并提供準確的故障定位信息。

利用智能監測系統分析電氣故障，主要有以下3步。第一，傳感器數據采集。通過布置在電纜接頭、電機、開關等處的傳感器，系統能夠實時采集電流、電壓、溫度等數據。例如，電流傳感器可監測電流的強度，電壓傳感器用于測量電壓，而溫度傳感器則能捕捉設備的表面溫度變化。多維度的數據采集有助于全面了解電氣系統的運行狀態[3]。第二，數據傳輸與存儲。采集到的傳感器數據通過物聯網技術傳送到中央服務器或云平臺進行實時存儲和管理。物聯網技術保證了數據的即時性和可遠程訪問性，使得維護人員可以隨時隨地監控電氣系統的運行狀況。這些數據的存儲不僅可用于實時監測，還為后續的數據分析提供了豐富的歷史數據，為系統的健康管理提供了有力支持。傳感器的部署允許在設備的關鍵位置實時監測各種參數，包括電流、電壓、溫度等。這些傳感器能夠以高頻率采集數據，并將其傳輸到中央監控系統，為系統運行狀態提供詳細的信息。例如，電流傳感器可以檢測到電氣系統中電流的異常波動，而溫度傳感器可以捕捉到設備過熱的跡象。通過多種傳感器的協同作用，能夠實時監測設備的健康狀況。監控系統是實現故障實時監測的關鍵組成部分。該系統接收傳感器采集的數據，并通過先進的數據分析算法對數據進行實時處理[4]。一旦系統檢測到異常，如電流過載、溫度升高等，將立即觸發警報機制，以便第一時間通知運維人員采取相應措施。監控系統還可以建立歷史數據的數據庫，用于分析設備長期運行趨勢，預測可能的故障點，以實現更有效的預防性維護。第三，數據分析與識別。在數據傳輸與存儲之后，利用機器學習算法、人工智能等技術對采集到的數據進行深入分析，識別可能存在的故障。通過對數據的模式識別和異常檢測，系統能夠辨別出與正常工作狀態不符的模式，并識別出潛在的故障點。這種智能化的數據分析不僅提高了故障檢測的準確性，還實現了對電氣系統的自動化健康監測，從而為預防性維護提供科學依據。

3 電氣故障修復技術研究

3.1 故障修復的基本原則

故障修復的基本原則在礦業設備的電氣系統維護中至關重要。第一，及時性原則。一旦發現電氣故障，必須迅速采取行動，縮短生產中斷時間。第二，精準性原則。通過準確識別故障的類型和位置，可以避免對正常工作部件的無謂干預。第三，安全性原則。維護人員必須遵循相關安全規程，確保在修復過程中不會引發其他安全風險。第四，可追溯性原則。該原則是為了進行事后分析和提升維護效率，記錄修復過程、使用的工具和所更換的零部件等信息。

3.2 快速故障修復的工具與設備

為實現快速而準確的故障修復，使用合適的工具和設備至關重要。常見的工具包括以下4 種。第一，多用途電表。用于測量電流、電壓、電阻等電氣參數，幫助識別故障的類型和位置。第二，紅外熱像儀。用于檢測設備表面的溫度分布，幫助定位電氣系統中的熱點，發現潛在的故障源。第三，電氣工具包。包括扳手、螺絲刀、鉗子等基本工具，用于更換電氣元件和進行簡單的維修工作。第四，故障診斷設備。包括故障診斷儀、示波器等專業設備，用于深入分析電氣系統的工作狀態，識別故障的原因。這些工具的合理使用可以提高維護人員的工作效率，縮短故障修復的時間。

3.3 修復過程中的安全性與效率

在電氣故障修復過程中，維護人員的安全是最為重要的考慮因素之一。在進行修復操作之前，必須確保遵守所有的安全措施和規程。包括佩戴適當的個人防護裝備，如安全帽、護目鏡、絕緣手套等，以降低潛在的電擊和其他傷害風險。此外，應當提供培訓和指導，使維護人員了解潛在的危險，并能夠正確應對突發情況。通過確保人員的安全，可以在修復過程中預防事故和傷害的發生。

為了保障維護人員的安全，修復過程中必須嚴格遵循安全規程，確保在操作區域內設置明顯的警告標志。在使用工具和設備時，應該選擇符合安全標準的工具，并確保其處于良好的工作狀態。維護人員應該接受相關培訓，了解正確使用和操作工具的方法。此外，定期的工具和設備檢查維護也是確保安全性的關鍵步驟，以防止潛在的故障和事故。

修復的效率直接影響設備的可用性和維護周期。為了提高修復效率，可以通過合理組織修復流程來減少不必要的步驟和延誤。定期的設備維護也是確保設備長期穩定運行的關鍵。合理利用現代工具和技術，如遠程監測和診斷系統，可以更迅速準確地定位和解決電氣故障[5]。

4 結語

傳感器的廣泛應用為系統提供了多源、全方位的實時數據，物聯網技術的運用使得數據的傳輸和管理更加便捷高效，而智能監測系統的建立使得故障的自動識別成為可能。選擇合適的故障定位方法，如儀器測試法、紅外熱像法和智能監測系統，可以根據具體情況靈活應用，提高故障分析與定位的準確性和效率。在電氣故障修復的過程中，基本原則、合適的工具與設備以及安全性與效率的平衡同樣至關重要。遵循修復的基本原則，使用先進的工具和設備，確保修復過程中的安全性和效率，是保障電氣系統可靠運行的關鍵環節。