煤礦采煤機常見故障及診斷方法

李國棟

（山西新景礦煤業有限責任公司，山西　陽泉　045000）

引言

近年來，在進行煤礦開采的過程中，采煤機的應用已經非常普遍，而當前大多數煤礦使用的采煤機是電牽引采煤機，這種采煤機所處的環境非常惡劣，且容易出現故障，再加上機體結構復雜，導致其出現故障的原因多種多樣，但其故障主要集中在機械裝置和電力系統這兩部分。而故障診斷主要通過振動診斷法、噪聲診斷法和溫度監測診斷法等方法，診斷方法較為單一，為此在實際故障的解決過程中往往需要多種診斷方法并用。

1　煤礦采煤機的常見故障

1.1　電力系統故障

通常電力系統故障的引發原因有很多。而最為主要的就是機械方面的原因，比如說機件的松動、磨損，還有機件變形和斷裂等都會導致故障的產生，同時如果調節出現問題，也有可能使得電力系統出現故障，如安全閥閥芯被卡或調節螺絲偏離原定位置等[1]。同時，電力系統最容易受外界影響而引發故障，電力設備出現故障最可能的原因就是設備結構構建發生不同程度的磨損，造成設備的精密度下降，無法保證電力設備的正常、高效運行。此外還需注意的是，礦井下的工作環境較差，為了防止對電力設備整體質量的影響，檢查時不要將電力系統拆開。

1.2　機械裝置故障

采煤機作為大型復雜的機械設備，由于復雜的自身結構以及所處惡劣的工作環境，容易出現機械故障，其中最容易出現故障的部位就是軸承和齒輪。

在生產中，由于采煤機牽引行走鏈輪的負荷大，且荷載的分布不均勻，所以在運行過程中支軸承就容易出現磨損或者是滾動體碎裂的情況。如果支軸承被破壞，那么鏈輪軸、鏈輪以及其他與之相嚙合的零件都會受到嚴重影響。同時，對于采煤機的搖臂部位而言，其傳動軸所承受的力也很大，因其在運行過程中搖臂需要頻繁升降，再加之其潤滑條件較差，使其以就非常容易導致軸承損傷。而這些故障又非常容易引發軸承故障。導致軸承故障的除了過載磨損之外，還有潤滑系統的污染，如果潤滑系統被污染，其潤滑效果就會受到嚴重影響，從而導致安裝位置發生變化，而在荷載較大時，可能造成軸承與相配套的支承座發生變形。除此之外，設計、制造等軸承本身的問題同樣也會影響到軸承的使用與壽命。

齒輪故障也是采煤機工作過程中的一種常見故障，且形式多種多樣。對于齒輪而言，其故障形式主要包括四種，第一是齒輪齒面的磨損，齒輪的齒面之所以會發生磨損，一方面是由于機件工作時間過長，從而使得齒輪的潤滑效果降低，進而導致齒面磨損。另一方面，如果在潤滑油中摻入石粒等雜質，也有可能使齒面出現磨損；第二是齒面膠合以及擦傷，而導致齒面膠合及擦傷的主要原因就是采煤機在高負荷運行的過程中，齒面溫度上升較快，而長時間在高溫狀態下工作，如不及時對其進行潤滑處理，就有可能使齒面的油膜消失，進而使一個齒面的金屬熔焊到與之相接觸的工作面上，導致齒面的膠合。對于一些剛生產的齒輪而言，在使用過程中可能會出現同機器的磨合時間不夠的問題，在高負荷條件下會出現齒輪擦傷的情況。第三是齒面接觸疲勞，在采煤機工作過程中，齒輪不但會滾動，同時還會有滑動，在滑動過程中，一般都會產生兩個方向相反的摩擦力，使得齒輪進一步產生脈動荷載，而在齒輪工作過程中，脈動荷載會使齒輪的表面出現剪應力的作用，在該力作用下，就有可能使齒面出現接觸疲勞的情況。第四是彎曲疲勞和斷齒，如果采煤機的工作負荷較大，那么在其齒輪部位溫度會大幅度升高，再加之長時間的疲勞磨損，有可能使齒輪出現裂紋，當機器在遇到超出其負荷的作用下，這種裂紋會導致斷齒現象。總的來說，可以將齒輪的故障分為分布式故障和局部式故障兩大類，分布式故障在絕大多數齒輪上都是存在的，而局部式故障則主要在少數的部分齒輪上才會存在。

2　采煤機故障的診斷方法

2.1　溫度監測診斷法

當前在采煤機故障診斷過程中，溫度監測診斷應用最為廣泛，主要是因為其具有準確、快速和靈敏度等特性，直接告訴了人們電牽引采煤機所處的工況狀態。假如工作系統中某個摩擦處零件出現異動，零件磨損的速率會越來越快，但是等到磨損鑒定結果出來需要一段時間，可能無法給出最快的解決辦法。但是溫度是最為直接的一個反映指標，所以通過定點再現溫度監測診斷，能夠準確地確定故障位置，并直觀地反映出故障診斷結果。

對于電牽引采煤機而言，用溫度檢測的方式來進行故障是最有效果的，且非常實用。在電牽引采煤機進行故障監測的過程中，可以對軸承溫度進行監測，對于溫度的變化情況進行記錄，從而有效地對于抽成的變化趨勢進行判斷。同時還可以輔以定期的油樣分析等措施，更好地對故障加以發現和預測。

電牽引采煤機的電力系統在出現故障時，也可以通過溫度進行檢測來了解其故障信息，在檢測時可以檢測系統每個部件的溫度變化情況。同時根據電力系統的性能以及元件的方位進行溫度監測，并建立起相應的監測場[2]。在建立起溫度監測場之后，就能夠直接對電力系統每一個部件的溫度變化情況進行監測和記錄，而依據溫度的分布就能夠直接發現出現故障的位置，并且對于電力系統的故障源頭準確地進行判斷，分析故障產生原因。對于絕大部分的電牽引采煤機而言，其故障往往都可以通過溫度直接進行反映，所以通過對于溫度進行監測，能夠及時地發現故障信息，從而及時采取相應措施對于故障進行處理，確保采煤機的正常工作。

2.2　鐵譜分析法

如果采煤機械處于低速、重載的運行條件中，且其所承受的沖擊力強度較大，則可以通過鐵譜分析法的應用來對故障進行診斷和監測。所謂的鐵譜分析技術，就是指讓機械設備潤滑系統的油流過高梯度強磁化環境，使得油液中所攜帶的磨粒能夠在磁場力、重力等的作用下，然后按照大小的順序依次地沉淀分離出來，再通過對于光密度計的應用來對金屬磨損的數量進行監測，從而有效地對于磨損的濃度、微粒的大小以及磨屑的成分進行判斷，進而有效地對于故障的相關信息加以判斷[3]。

2.3　故障診斷專家系統診斷法

一般來說，對于采煤機的故障難以直接通過肉眼的觀察來對故障原因進行診斷。但是如果應用傳統的診斷方法，往往存在著效率低的問題，還有可能會出現誤判的情況。當前隨著計算機技術的不斷發展以及其在各個領域中的深入應用，專家系統得到了較好的發展，專家系統的診斷漸漸獲得大家的關注，也開始引入到采煤機的故障診斷中。專家系統可以整合不完整的信息和存在矛盾的數據，同時還能夠對于多種故障同時存在的情況加以考慮，并且對于輸入信息是否錯誤加以判斷，綜合的對于各種來源的資源加以利用，進而得到較為準確的故障診斷結果。

3　結語

電牽引采煤機經過長期使用后不可避免地會出現液壓以及齒輪等機械方面的故障，因此，在實際運營中，如何及時發現故障、解決故障、保障采煤機的正常運行成為了生產的關鍵點。為此根據采煤機的故障類型來及時診斷并予以維修顯得尤為重要。

[1]魏晉萍.采煤機的故障分析與診斷及其發展趨勢[J].山東工業技術，2016（11）：88.

[2]要文愛.采煤機搖臂故障的診斷與防治[J].機械管理開發，2017（1）：67-68.

[3]王瑞冬.采煤機的故障分析與診斷探討[J].機電工程技術，2015（8）：208-210.