煤礦機電設備故障診斷技術探析

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摘要：機電設備對于維持煤礦安全生產(chǎn)至關重要。通過對煤礦機電設備常見故障類型和現(xiàn)有故障診斷技術進行分析的基礎上，提出了先進的故障診斷技術和方法。該診斷技術可快速識別并定位故障設備，提升煤礦機電設備的維修效率，實現(xiàn)煤礦安全高效生產(chǎn)。

關鍵詞：機電設備故障診斷技術無損檢測

引言

近年來，隨著煤礦開采機械化的逐漸普及，煤礦機電設備故障頻頻發(fā)生，導致煤礦開采效率受到影響，無法完成既定的開采任務，尤其是當煤礦機電設備發(fā)生故障時，經(jīng)常引起煤礦事故的發(fā)生。如常見的煤礦井下通風設備故障，將會導致煤礦井下通風問題，若長時間無法得到清新的空氣，可能會引起CO超限、瓦斯突出等事故，造成煤礦井下人員傷亡。因此，對煤礦井下機電設備故障進行及時診斷并排除，對于提高煤礦設備的工作效率、延長機電設備的使用壽命、避免煤礦事故發(fā)生具有重要的作用。然而，目前國內現(xiàn)有的故障診斷技術主要依賴于工人的實踐經(jīng)驗，僅僅靠這些常識性的故障診斷技術難以快速定位故障點，傳統(tǒng)的煤礦機電設備故障監(jiān)測方法，如圖1所示。本文從信息技術、計算機技術和智能故障診斷技術等出發(fā)，提出了煤礦機電設備先進的故障診斷和識別方法，有利于及時排除故障，避免煤礦事故發(fā)生，保證煤礦高效安全生產(chǎn)。

1煤礦機電設備常見故障舉例及原因分析

機電設備磨損量隨時間變化曲線如圖2所示，具體分為三個階段，分別為初期磨合階段、中期穩(wěn)定磨損階段、后期急劇磨損階段。1）機電設備運轉初期故障。根據(jù)機器零部件運轉規(guī)律，機械設備在開始使用初期處于磨合階段，機械零件之間的磨損比較大，主要表現(xiàn)為齒輪嚙合振動和噪聲較大、潤滑油潤滑效果不佳等。煤礦機電設備在運轉初期，存在個別操作人員對相關操作規(guī)程的不熟悉，由于操作不當而引發(fā)的設備故障。2）機電設備運轉中期故障。煤礦機電設備經(jīng)過初期的磨合階段，機械設備進入正常的運轉期，操作人員的熟練程度逐漸加強。機電設備長期處于復雜工況下，受到空氣中的粉塵、煙霧等的影響，在設備的某些連接處容易產(chǎn)生銹蝕或受粉塵影響導致運轉不靈的現(xiàn)象。在中期運轉時最重要的是對機電設備進行維護和保養(yǎng)，如晉煤集團寺河礦通風機在運轉中期，由于缺乏必要的維護，風機運轉五個月后就因潤滑不足導致軸承運轉不靈，最終被迫進行更換新的零件。3）機電設備運轉后期故障。煤礦機電設備在運轉后期，內部某些零部件的性能和質量會下降，結構相對運動件之間會存在老化、磨損的現(xiàn)象，容易導致機電設備發(fā)生故障。工作人員需要加強對某些故障的識別，如常見的設備運行速度變慢并且產(chǎn)生異常響動、設備在短時間內停止運轉、設備運行的溫度比較高導致線路燒壞，故障的原因是由于過度使用設備，沒有給設備足夠多的降溫和停機整頓，所以必須要結合實際情況作出調整。

2煤礦機電設備傳統(tǒng)故障診斷技術分析

2.1外部信息診斷技術

煤礦機電設備在實際運轉過程中，往往會產(chǎn)生不同的信息，設備故障會表現(xiàn)出不同的運行狀態(tài)和特征。通過這些信息，工作人員就可以分析設備的故障類型和主要的故障源，如機電設備表現(xiàn)為高溫，表現(xiàn)為設備外部某個區(qū)域內的溫度異常，通過測溫儀就可以檢測到異常溫度，此時需要分析設備內部是否存在局部短路、是長時間運轉，還是由于內部液壓油沒有得到及時更換，導致散熱性能變差等情況。通過簡單的儀器儀表觸摸機電設備外部，就可以對感知到的外部信息可以進行診斷，這是比較容易實現(xiàn)的診斷技術，但這種技術受工人實踐經(jīng)驗的影響較大[1]。煤礦巷道支護液壓支架人工現(xiàn)場診斷故障方法，如圖3所示。

2.2設備振動監(jiān)測診斷技術

任何發(fā)聲的物體都在振動。煤礦井下機電設備在實際運行過程中，受內部電動機以及外部環(huán)境的振動，有自己固有的振動頻率。當設備發(fā)生故障時，由于某個零件出現(xiàn)損壞或者是管道連接不當，將會導致設備自身或者相連的管路發(fā)生振動，有些振動比較明顯，可以通過肉眼進行觀察，有些振動頻率比較低，必須要使用專業(yè)的振動監(jiān)測儀器對設備進行檢測，通過采集振動信號，計算機進行分析，可以比較精確診斷故障，準確找出設備存在的故障問題并解決。

2.3多手段結合監(jiān)測技術

傳統(tǒng)的機電設備故障診斷方式是多樣的，主要是通過感觀獲取信息，并使用檢測儀器設備作為輔助診斷，受工人工作經(jīng)驗以及工種熟練程度的影響較大。所以必須要采用多樣化的監(jiān)測手段才能夠得到準確的故障診斷結果，尤其是對于某些重載機電設備，如采煤機、機載錨桿鉆機以及錨桿轉載機組等，采用單一的監(jiān)測手段往往難以得到準確的故障診斷結果。為此，對煤礦機電設備故障診斷采取多手段結合的監(jiān)測技術和方法，減少外部干擾，將外界因素的影響降到最低，提高監(jiān)測的準確性和結果的可信度[2-3]。如對機電設備溫度控制的監(jiān)測中，除了采集當前的運行溫度數(shù)據(jù)外，還收集設備在其它狀態(tài)下的溫度數(shù)據(jù)，結合折線圖等進行對比分析，有利于盡快發(fā)現(xiàn)故障點并進行處理。

3煤礦機電設備故障診斷新技術

3.1智能化診斷實時監(jiān)測技術

傳統(tǒng)的監(jiān)測技術因存在諸多干擾因素，容易導致機電設備故障診斷失誤，從而無法保證設備故障及時處理，為此提出了先進的故障診斷技術和方法。利用人工智能開發(fā)的智能化診斷技術，從采集信息、發(fā)送信息到分析信息均采用智能化系統(tǒng)。通過建立自學習機制，模擬人腦的思維過程，收集機電設備的故障信息，建立故障庫，利用開發(fā)模擬的專家系統(tǒng)對設備的故障表現(xiàn)進行對比分析，實現(xiàn)對故障的精確分析和診斷，大大提高了診斷結果的準確度以及故障的處理速度[4]。煤礦機電設備常見故障智能化診斷技術原理圖，如圖4所示。通過建立相應的數(shù)據(jù)庫，提取關鍵特征，現(xiàn)場檢測到的信息與故障庫中的數(shù)據(jù)對比，從而實現(xiàn)智能診斷和分析。

3.2無損監(jiān)測識別技術

在國內，逐漸開始應用無損檢測技術對提升機鋼絲繩以及液壓系統(tǒng)管路進行檢測[5]。利用超聲波無損檢測技術或電磁無損檢測技術，在不破壞結構或者無需拆開機箱的情況下，即可對結構故障點進行檢測。如常見的采煤機截割部傳動系統(tǒng)振動異常時，傳統(tǒng)的監(jiān)測手段需要首先拆開機箱，逐個查看內部齒輪的嚙合情況，比較費時間。現(xiàn)在，可通過超聲波穿透機箱直接監(jiān)測傳動系統(tǒng)，對故障點異常聲響進行定位和診斷。相比于傳統(tǒng)的監(jiān)測技術，利用無損檢測，可以節(jié)省時間，對故障點進行快速定位和診斷，及時處理故障。

3.3光學監(jiān)測技術

面對大型設備比如常用的ABM20掘錨機，當設備的多個位置點均有故障，均表現(xiàn)為溫度異常時，傳統(tǒng)的監(jiān)測手段需要大量的工人參與，重復進行監(jiān)測和定位，勞動強度比較大。利用光學傳感監(jiān)測技術，將接收到的紅外線轉變?yōu)橐曨l信號，設備內部故障表現(xiàn)出的溫度異常，就可以通過紅外線熱成像技術，對外部溫度進行全面監(jiān)測，多點定位診斷故障，設備故障可以及時得到處理。紅外熱成像技術可以有效對機電設備表面發(fā)出的紅外熱能進行采集，對比環(huán)境溫度，對溫度異常進行可視化顯示，監(jiān)測結果更加準確，同時減輕了工人的勞動強度。

4結論

本文分析了煤礦機電設備不同時期發(fā)生的常見故障，故障原因主要為機電設備自身故障、操作不當故障或維護不及時三大類。傳統(tǒng)的故障診斷技術存在診斷誤差大，工人監(jiān)測勞動強度大，工作環(huán)境惡劣等問題，為此提出了先進的機電設備故障監(jiān)測診斷技術，融合了信息技術、傳感器技術、無線網(wǎng)絡技術和計算機技術，可以實現(xiàn)對故障點的快速定位和診斷。

參考文獻

[1]李迎富.礦山機電設備故障診斷技術應用探究[J].能源與節(jié)能，2021（5）：186-187.

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[3]牛亞東.煤礦機電設備故障診斷及維修技術淺探[J].能源與節(jié)能，2021（1）：112-113.

[4]趙文君.煤礦機電設備故障分析及應對措施[J].煤，2020（11）：72-73.

[5]范斌.煤礦機電設備常見故障分析及其處理策略概述[J].內蒙古石油化工，2020（11）：55-56.

作者:張琦 單位:山西潞安集團蒲縣伊田煤業(yè)有限公司