分析采煤機(jī)的故障以及診斷方式

摘 要：采煤機(jī)是目前在礦業(yè)生產(chǎn)中必備的設(shè)備，而采煤機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障，文章根據(jù)日常中經(jīng)常出現(xiàn)的一些故障給出了必要的診斷方式和常見的分析方法做出了一定的論述。比如在診斷和監(jiān)測(cè)中經(jīng)常會(huì)用到的溫度方法，鐵譜分析方式以及故障的專家診斷法和建立在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上的故障診斷方式。并根據(jù)各自所具有的局限性，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通專家的診斷系統(tǒng)相互結(jié)合派生出的預(yù)測(cè)診斷方式對(duì)未來故障診斷的方式方法以及發(fā)展方向做出了預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：故障診斷；采煤機(jī)；方式

1 引言

在采煤的過程中所需要用到的最關(guān)鍵的設(shè)備就是采煤機(jī)，采煤機(jī)不僅僅是一個(gè)機(jī)械設(shè)備同時(shí)其集中了電子電氣以及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)于一身，復(fù)雜程度頗高。由于采煤機(jī)的工作環(huán)境很惡劣，在運(yùn)行中會(huì)受到巖石以及所采集的煤的沖擊因而出現(xiàn)了荷載，并且設(shè)備還會(huì)受到水汽以及煤塵的影響，而受到污染。雖然對(duì)于機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)在初始時(shí)就對(duì)此類的因素進(jìn)行了考慮，對(duì)防水和防塵進(jìn)行了設(shè)計(jì)，但是實(shí)際的工作運(yùn)行中，采煤機(jī)的機(jī)體還是會(huì)受到油漬的侵入或者是其他的污染物的影響。這些污染都會(huì)使得采煤機(jī)內(nèi)部的機(jī)械零件或者是液壓元件出現(xiàn)磨損，而使得零件出現(xiàn)過早的壽命完結(jié)的情況。若是采煤機(jī)出現(xiàn)了故障，那么整體采礦生產(chǎn)就會(huì)受到阻礙，甚至是癱瘓。所以故障診斷的方法的有效與否，完善與否就關(guān)系到了整個(gè)生產(chǎn)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以完整機(jī)制的建立對(duì)于故障點(diǎn)診斷以及預(yù)報(bào)有著重要的意義，對(duì)采煤機(jī)增大開幾率有著可靠性上的提高，是對(duì)工作面上的產(chǎn)出率以及效率的提高和保障。

2 分析常見的故障

2.1 機(jī)械故障分析

2.1.1 軸承。軸承的磨損以及破裂是采煤機(jī)中的部件出現(xiàn)問題的主要原因，這也同期牽引的行走鏈在載荷上無法均勻且負(fù)荷較大造成的，這種環(huán)境下很容易出現(xiàn)軸承的斷裂以及滾動(dòng)體出現(xiàn)磨損。而制成軸承影響到了鏈輪以及鏈輪軸，并且對(duì)其他的嚙合零件會(huì)造成影響，因此其順上會(huì)連帶其他的部件出現(xiàn)不同程度的損壞。

軸承除了在支撐軸承處會(huì)出現(xiàn)問題，同時(shí)在搖臂部分由于受力較大等因素也會(huì)造成損傷，而損傷主要是由于搖臂的升降次數(shù)較為頻繁且潤滑出現(xiàn)問題造成的，搖臂軸承損傷也是采煤機(jī)的日常軸承故障。除了這些，軸承過載不是造成軸承問題的唯一原因，其他原因還包括了潤滑環(huán)境的污染造成的潤滑度下降；軸承安裝時(shí)就出現(xiàn)偏差；同軸承想聯(lián)系的支撐座以及軸出現(xiàn)了變形都會(huì)發(fā)生不同程度的故障。另外在設(shè)計(jì)以及制造上，軸承本身也會(huì)出現(xiàn)出廠缺陷，這都能夠引起壽命的縮短以及使用的不良影響。

2.1.2 其它故障。主要就是指的連接松動(dòng)。這部分故障主要是由于荷載的分布發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的變化使得有點(diǎn)部件在受荷載上過大，發(fā)生了惡化斷裂以及惡性損傷所致。而在齒輪的咬合以及轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)出發(fā)生的故障則是諸如磨損以及疲勞破壞和過載形成的損傷。這些故障都會(huì)產(chǎn)生熱量從而使得設(shè)備升溫。而一些在安裝以及制造使用上米娜的問題，和部件本身的問題偶讀會(huì)造成系統(tǒng)故障產(chǎn)生。

2.2 液壓系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)的故障

整個(gè)采煤機(jī)中最容易出現(xiàn)故障問題的地方就是液壓系統(tǒng)。本身設(shè)備對(duì)于液壓系統(tǒng)就有著過載保護(hù)以及自動(dòng)調(diào)速的裝置，但是故障仍舊是不時(shí)發(fā)生。主要出現(xiàn)故障的原因以及現(xiàn)象和部位由于液壓系統(tǒng)的復(fù)雜度高而導(dǎo)致了故障關(guān)系也相當(dāng)復(fù)雜，所以在發(fā)現(xiàn)故障以及對(duì)故障的排查和診斷上也有著相當(dāng)大的難度。另外在井下由于環(huán)境質(zhì)量的限制，無法將液壓裝備進(jìn)行拆分檢測(cè)，這也是出于對(duì)液壓裝置的保護(hù)考慮，為了不是其出現(xiàn)二次污染。對(duì)于這類故障，主要的常見原因是油污造成的，油液的污染對(duì)于液壓裝置的影響還是很大的，比如，若是油液中混雜了雜質(zhì)，那么就會(huì)引起液壓馬達(dá)出現(xiàn)磨損或者是泄露，同時(shí)泵也會(huì)受到影響。系統(tǒng)的流量就會(huì)出現(xiàn)不足，壓力也會(huì)隨之降低，相對(duì)的溫度也會(huì)不正常的升高；此外，液壓閥處會(huì)造成動(dòng)作失調(diào)，而卡死的閥芯也會(huì)出現(xiàn)受阻而無法移動(dòng)到位，這一系列的不正常動(dòng)作就會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)失調(diào)。而這類問題也是由于液壓系統(tǒng)本身有可能出現(xiàn)的密封不到位引起的。

3 采煤機(jī)常用的故障診斷方法

3.1 溫度監(jiān)測(cè)診斷

對(duì)采煤機(jī)機(jī)械故障進(jìn)行診斷的方法有多種，如振動(dòng)診斷法、油液分析法、噪聲診斷法、溫度監(jiān)測(cè)診斷法和鐵譜分析法等。其中溫度監(jiān)測(cè)診斷法是使用最為廣泛的一種監(jiān)測(cè)診斷手段，它能正確、快速和靈敏地反映設(shè)備的工況狀態(tài)。如系統(tǒng)中摩擦副零件一旦發(fā)生異常，磨損速率會(huì)大大增加，油樣分析與磨損判定還需要有一個(gè)過程，但溫度卻是最直接的反應(yīng)。采用定點(diǎn)在線溫度監(jiān)測(cè)診斷，可以準(zhǔn)確定位、直觀快速反應(yīng)監(jiān)測(cè)處狀態(tài)。對(duì)于采煤機(jī)，選擇溫度檢測(cè)作為在線監(jiān)測(cè)比較實(shí)用。其機(jī)械傳動(dòng)部分，以軸承溫度和傳動(dòng)箱油溫及油位作為在線連續(xù)監(jiān)測(cè)量，并記錄溫度的歷史變化，以便分析其變化趨勢(shì)。同時(shí)輔之以定期的油樣分析，這樣既可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，又能預(yù)測(cè)故障的狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)。

3.2 運(yùn)用鐵譜分析法對(duì)采煤機(jī)故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)診斷

鐵譜分析技術(shù)特別適用于機(jī)械設(shè)備處于低速、重載、受沖擊力強(qiáng)、震動(dòng)大的工況，因此對(duì)于研究采煤機(jī)的機(jī)械磨損十分有效。鐵譜分析技術(shù)就是使機(jī)械設(shè)備潤滑系統(tǒng)的油流經(jīng)高梯度強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境，使油液中攜帶的磨粒在磁場(chǎng)力、重力和黏滯阻力等力的作用下，按大小有序地沉積分離出來，再利用光密度計(jì)檢測(cè)金屬磨屑的數(shù)量，從而根據(jù)磨屑的濃度、微粒的大小和磨屑的成分，可推斷出機(jī)械設(shè)備磨損狀態(tài)、磨損機(jī)理、故障原因及磨損產(chǎn)生的部位。

3.3 采煤機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)

采煤機(jī)故障通常具有復(fù)雜性和隱蔽性，有時(shí)難以快速診斷出來。傳統(tǒng)的診斷方法不僅效率低，有時(shí)甚至?xí)龀鲥e(cuò)誤的判斷。隨著人工智能的發(fā)展，專家系統(tǒng)被引入到采煤機(jī)的故障診斷中。專家系統(tǒng)應(yīng)能處理不完整信息甚至是有矛盾的數(shù)據(jù)，應(yīng)能考慮到多種故障并存的可能性、輸入信息的不可靠性，并且應(yīng)能夠綜合使用多種來源的知識(shí)，解釋說明推理的全部過程，指出結(jié)論的可信程度。

4 采煤機(jī)故障診斷方法的發(fā)展趨勢(shì)

筆者認(rèn)為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)相結(jié)合的智能故障診斷方法將是以后研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)，這種智能診斷方法能最大限度地發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擅長數(shù)值計(jì)算，適合進(jìn)行淺層次的經(jīng)驗(yàn)推理； 專家系統(tǒng)的特點(diǎn)是符號(hào)推理，適合進(jìn)行深層次的邏輯推理。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)用于故障診斷的結(jié)合方式有多種形式，大致可分為以下三種集成方式：

4.1 專家系統(tǒng)為診斷系統(tǒng)的中心，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供輔助支持。專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)診斷系統(tǒng)的主要功能，如知識(shí)獲取、知識(shí)表示、推理判斷等；而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可用于合理剔除、修改規(guī)則，對(duì)知識(shí)庫進(jìn)行維護(hù)等輔助功能。

4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為診斷系統(tǒng)的中心，由專家系統(tǒng)提供輔助支持。專家系統(tǒng)的輔助功能主要體現(xiàn)在兩方面：一是為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供所需的預(yù)處理，二是為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供專家解釋。

5 結(jié)束語

雖然對(duì)于機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)在初始時(shí)就對(duì)此類的因素進(jìn)行了考慮，對(duì)防水和防塵進(jìn)行了設(shè)計(jì)，但是實(shí)際的工作運(yùn)行中，采煤機(jī)的機(jī)體還是會(huì)受到油漬的侵入或者是其他的污染物的影響。這些污染都會(huì)使得采煤機(jī)內(nèi)部的機(jī)械零件或者是液壓元件出現(xiàn)磨損，而使得零件出現(xiàn)過早的壽命完結(jié)的情況。若是采煤機(jī)出現(xiàn)了故障，那么整體采礦生產(chǎn)就會(huì)受到阻礙，甚至是癱瘓。所以故障診斷的方法的有效與否，完善與否就關(guān)系到了整個(gè)生產(chǎn)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以完整機(jī)制的建立對(duì)于故障點(diǎn)診斷以及預(yù)報(bào)有著重要的意義。