矿山大型电气设备中谐波诊断技术应用分析

白 伟

（运城职业技术大学， 山西 运城 044000）

0 引言

基于矿用大型机电设备实际作用进行分析， 结合传统故障诊断技术带有的局限性， 进而针对故障诊断技术做好对应的分析与处理，提出谐波故障诊断技术，确保在矿山大型电气设备之中加以应用。 这样的研究突破传统故障诊断技术的束缚，对矿山的安全生产具有重要意义。

1 谐波故障诊断技术

谐波属于周期电气量正弦分量， 频率属于基波频率整数倍。 在实际的生产环节，为了减少生产成本，确保电气设备稳定运转，就出现了谐波诊断技术。这一技术的应用不需要停止、拆分和接触设备就能诊断设备，基本原理在于：结合电流法与谐波分析法，通过电流谐波来对电气设备的劣化状态进行诊断， 在电气设备正常运行状态不受影响，在不破坏设备附近状态平衡的基础上，就可以针对设备是否出现劣化以及劣化等级进行检测诊断。同时，量化施加在机械设备上的压力、机器故障以及劣化程度，实现对机器可靠性与性能的预测诊断分析。 一旦发现设备异常情况，就可以及时进行识别与评价，提出合理的维修策略[1]。

2 矿山电气设备的PHM 系统需求

结合矿山大型电器设备工作环境、故障部位、运行要求，设计能够匹配电气设备故障检测的PHM 系统[2]。 PHM系统本身需要拥有相应的功能：①信号采集，连续采集设备故障检测需要的性能要素；②处理干扰因素，利用谐波故障诊断法，只需对谐波要素进行检测，过滤间谐波、噪声等干扰因素，就可以确保谐波信号检测的准确性，保证检测结果达到要求；③故障检测，基于设备故障诊断技术准确地诊断设备故障的类型和等级；④数据存储，基于准则做好采集数据的划分保存， 及时调整数据； ⑤故障预测，基于特定算法做好数据响应的预测处理；⑥状态判断功能，按照采集的性能数据，结合诊断技术对系统检测的电气设备健康状态做出合理的判断； ⑦制定维修方案，基于预测的状态结果，搭配单向性能数据结果的分析，获取结论显示以及相应的预警。

3 矿山大型电气设备中谐波诊断技术PHM体系的应用

3.1 现场检测

基于上述的功能分析，在矿山之中应用基于谐波故障诊断技术的电气设备故障诊断器，现场检测示意图见图1。

图1 现场检测示意图Fig.1 Schematic diagram of field inspection

在实际的应用过程中，步骤主要包含：①通过谐波检测仪进行谐波信号的检测； ②做好谐波信号的预处理分析，获取准确的谐波参数；③记录并存储谐波参数，做好相应的预测分析；④对比专家数据库，获取设备状态报告。

3.2 诊断报告

基于谐波诊断技术的PHM 体系，进行针对性的故障诊断。 在具体的诊断过程中，以电机轴承测试进行分析。 针对电机轴承测试诊断报告，具体见表1。

通过报告分析， 发现马达部因为高温振动和负载变动引起的校准变化影响，会出现异常振动。通过对于轴承拆卸， 反负载轴承属于双列滚珠轴承，因为检修时的疏忽，仅仅是针对一列滚珠进行了润滑油的添加，另外一些没有润滑，导致电机温度上升。不过负载端轴承没有出现问题[3]。

表1 高次谐波智能劣化诊断结果Tab.1 Diagnostic results of intelligent degradation of high order harmonics

基于诊断报告，需要做好电机维修工作，及时更换反负载端轴承。并且，因为皮带检查中存在严重跑偏的问题，所以要一起调整。 通过维修调整之后，具体见表2。

通过表1 与表2 的比较， 马达部轴承状态从B2 提升到B1， 负载部的回转轴异常一栏直接上升到A。 这就表示，在经过维修后设备的健康状态有所提升，诊断结果也和实际情况匹配。但是考虑到测试之中同一设备在不同报告之中还存在差异性，所以后续要开展至少3 组数据的测试，直至出现稳定报告为止[4]。

表2 调整之后高次谐波智能劣化诊断结果Tab.2 Diagnostic results of intelligent degradation of high order harmonics after adjustment

4 结束语

本文主要就矿山大型电气设备之中基于谐波诊断技术的PHM 体系应用进行分析，并且通过具体的诊断报告呈现谐波诊断技术的优点，希望能对今后的应用与研究提供良好的基础条件。