煤礦機電設(shè)備智能化維護及發(fā)展趨勢探討

張德山

摘 要：隨著時代的發(fā)展，煤礦企業(yè)機電設(shè)備的運行面對更高的安全性要求，要求實現(xiàn)無人值守目標，而這需要在煤礦控制系統(tǒng)中引入智能化維護技術(shù)，實現(xiàn)對設(shè)備的遠程自動化控制和監(jiān)管，實現(xiàn)對故障問題的自動化解決和控制。基于此，文章分析了煤礦機電設(shè)備智能化維護研究現(xiàn)狀，并總結(jié)機電設(shè)備智能化維護存在的問題，最后提出智能化維護對應(yīng)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：煤礦機電設(shè)備智能化維護;研究現(xiàn)狀;問題;發(fā)展趨勢

1引言

煤炭是目前比較常用的能源類型，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，而煤炭需要從煤礦中挖掘出來，在這個過程中，需要提供安全穩(wěn)定的機電設(shè)備。但隨著煤炭資源需求的不斷增加，煤礦規(guī)模逐漸擴大，生產(chǎn)條件條件更加復(fù)雜，對于機電設(shè)備的穩(wěn)定運行需求進一步擴大，因此提出機電設(shè)備智能化維護模式。在該方式下，不僅可以實現(xiàn)高水平的設(shè)備智能監(jiān)控和運行調(diào)度，也可以保證對機電設(shè)備故障的智能化處理，同時也支持實現(xiàn)無人值守。

2煤礦機電設(shè)備智能化維護研究現(xiàn)狀

在提出《關(guān)于減少井下作業(yè)人數(shù)提升煤礦安全保障能力的指導(dǎo)意見》的通知之后，各大煤礦企業(yè)對于推進無人值守和少人值班的工作熱情很大，紛紛開展煤礦供電智能化建設(shè)，并取得一定的進步。但其中也凸顯出一些問題，比如：供電越級跳閘問題尚未得到解決，每個煤礦每年都會出現(xiàn)幾次這個事故，不僅造成大范圍停產(chǎn)，也帶來安全威脅;高壓單相接地故障的選線準確率不高，導(dǎo)致保護誤跳閘或者越級跳閘問題持續(xù)存在，這可能帶來大范圍停電、電纜或設(shè)備絕緣被擊穿等問題;防爆開關(guān)動作不靈敏，跳閘不及時，或經(jīng)常出現(xiàn)斷不開問題，這可能帶來短路故障和安全隱患;按照規(guī)定要求，變電所需要每天對低壓漏電保護功能進行測試，但受礦井生產(chǎn)條件和檢修時間限制，工作量較大，程序較為繁瑣，造成現(xiàn)場實驗效果達不到預(yù)期，形式化嚴重，也帶來安全隱患。

3煤礦機電設(shè)備智能化維護存在的問題

3.1設(shè)備的故障機理研究不足

主要是煤礦使用的機電設(shè)備類型較多，一般體積都較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出現(xiàn)故障的種類很多樣，導(dǎo)致故障的原因也較為復(fù)雜，如果不能明確每個故障的產(chǎn)生原因和機理，就會影響到對故障因素的判斷，繼而影響對故障的處理。但實際上當前技術(shù)人員對于設(shè)備的故障機理研究不充足，技術(shù)水平不強，與先進研究方法的結(jié)合不到位，導(dǎo)致無法掌握機電設(shè)備的全部狀態(tài)信息，甚至丟失關(guān)鍵特征，給故障診斷和處理增加了難度。比如一般是對故障進行模型建立來研究，但因為故障因素復(fù)雜，建立模型時需要對故障因素適當簡化，然后借助仿真手段驗證模型是否有效，再結(jié)合試驗修正模型。這個過程中，簡化程度的控制十分關(guān)鍵，如果過度簡化，建立的模型將無法全面反映出設(shè)備的所有狀態(tài)信息，甚至可能會丟失反映設(shè)備故障狀態(tài)的重要特征，進而帶來一定阻礙。

3.2現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)收集不全面

隨著信息技術(shù)在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用，自動化設(shè)備的使用也更加常見，應(yīng)用信息系統(tǒng)獲取設(shè)備實時數(shù)據(jù)的情況比較普遍，為設(shè)備運行控制奠定基礎(chǔ)。但目前來說因為監(jiān)測時間有限，獲取的數(shù)據(jù)中含有故障信息的數(shù)據(jù)較少，而這些故障信息數(shù)據(jù)是智能化維護系統(tǒng)對設(shè)備故障進行分析、判斷與預(yù)測性維護的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。當前煤礦生產(chǎn)過程中對于故障的處理一般是在了解部分信息后建立故障模型，利用仿真技術(shù)等進行分析，但這樣獲得的故障數(shù)據(jù)比較理想化，與實踐情況存在一定差異，所以只能用作參考。未來還需要不斷采集現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，最好是設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)。

3.3診斷預(yù)測的智能化水平還需提升

當前進行煤礦機電設(shè)備的診斷與預(yù)測算法研究，一般是依靠人力設(shè)定或修改相應(yīng)參數(shù)，支持設(shè)備正常工作或故障狀態(tài)的切換，先進和智能化算法的推廣應(yīng)用有待驗證和提升。當前使用的算法一般是某種單一算法，組合式算法的應(yīng)用研究較少，而且研究對象局限于設(shè)備的某個部件，對整體的分析研究較少，未來還需進步。

4煤礦機電設(shè)備智能化維護發(fā)展趨勢

4.1對設(shè)備運行狀態(tài)進行預(yù)判

這項內(nèi)容是通過模型的使用完成的，一般可以選擇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和灰色系統(tǒng)理論兩種方式的其中一種進行預(yù)測和判斷。進行預(yù)測需要了解機電設(shè)備在運行時的特點，在某些數(shù)據(jù)達到一定值時，設(shè)備自動會給出提示。假如需要在短時間內(nèi)進行預(yù)測處理，則可以選擇灰色系統(tǒng)理論。比如軸承，運行時表現(xiàn)出曲線式變化，此時結(jié)合預(yù)測模型的構(gòu)建和使用，根據(jù)上一個使用階段的損耗數(shù)據(jù)進行分析，對下一個運行階段的具體狀況進行預(yù)測和判斷，從而為檢修工作開展提供便利。

4.2狀態(tài)檢測

首先是離線檢測，利用振動、超聲波等設(shè)備，對機電設(shè)備的離線狀態(tài)進行定期或即時檢測，以便于快速發(fā)現(xiàn)故障隱患，減少故障發(fā)生率。然后是在線檢測，一般是借助傳感技術(shù)收集機電設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，進行綜合分析和處理，為檢測工作提供依據(jù)支持。對收集到的信息進行詳細分析，結(jié)合控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)設(shè)備進行在線檢測，可以明確設(shè)備運行的規(guī)律和特點。最后是解體處理，是在維修期內(nèi)或停運時進行檢修，結(jié)合機電設(shè)備的出廠數(shù)據(jù)和時間，檢查內(nèi)部零部件的運行狀況，評估是否存在損壞情況，之后安排技術(shù)人員結(jié)合設(shè)備特點和運行規(guī)律，提供正確的檢測方法，確定設(shè)備的實際狀況。

4.3故障判斷

這方面應(yīng)用的方法有很多，比如噪聲、射線以及振動頻率等都可用于檢查和評估。其中，振動診斷利用特殊的設(shè)備對機電設(shè)備的運行速度、振動大小和頻率、移位等情況進行分析，借助分析結(jié)果展開準確判斷;專家系統(tǒng)方法是采集機電設(shè)備的運行狀況，與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行對比，進行智能化的識別和判斷。

4.4控制主要工作流程。

可以在智能系統(tǒng)中融入AI技術(shù)，借助圖像和視頻數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)對巡檢故障圖像數(shù)據(jù)的無人化、智能化、標準化、流程化分析處理，提高業(yè)務(wù)效率，可以快速對設(shè)備設(shè)施的故障進行處理，從而保證機電設(shè)備的穩(wěn)定運行。先是借助計算方法以及收集到的數(shù)據(jù)信息，建立科學(xué)的模型結(jié)構(gòu)，針對正在運行中的機電設(shè)備進行信息采集和分析，將最終的計算結(jié)果作為檢修基礎(chǔ)，并做好詳細記錄。最后是根據(jù)維修時間和故障時間進行分析和處理，制定出科學(xué)的檢修方案。

5結(jié)語

當前煤礦企業(yè)正在推進智能化建設(shè)，希望實現(xiàn)無人值守、自動化運行控制等目標。而這需要納入智能化故障維護系統(tǒng)，對使用的機電設(shè)備的故障問題進行準確預(yù)測、判斷、評估和處理，減少對人力的使用，提高煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化、智能化水平，實現(xiàn)減員增效、提高機電設(shè)備運行可靠性，最終保障煤礦安全生產(chǎn)。

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