故障診斷技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應用分析

馬海林

摘 要：煤炭是我國的主要能源，機電設(shè)備的正常運行對煤礦安全起著重要作用。一般情況下，地下煤礦環(huán)境惡劣，機電設(shè)備發(fā)生故障的次數(shù)比較多，所以機電設(shè)備故障診斷技術(shù)對煤礦機電的正常運行至關(guān)重要。因此，本文主要分析煤礦機電設(shè)備的特點，探究了故障診斷技術(shù)在機電設(shè)備中的應用。

關(guān)鍵詞：故障診斷;煤礦;機電設(shè)備

中圖分類號：TD407;TD607 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）23-0073-03

Application Analysis of Fault Diagnosis Technology in Coal

Mine Mechanical and Electrical Equipment

MA Hailin

（Shenmu Huisen Liangshuijing Mining Co.， Ltd.，Yulin Shaanxi 719319）

Abstract： Coal is the main energy source in China， and the normal operation of electromechanical equipment plays an important role in coal mine safety. Under normal circumstances， the underground coal mine environment is bad， and the number of failures of electromechanical equipment is relatively high. Therefore， the fault diagnosis technology of electromechanical equipment is very important for the normal operation of coal mine electromechanical. Therefore， this paper mainly analyzed the characteristics of coal mine electromechanical equipment and explored the application of fault diagnosis technology in electromechanical equipment.

Keywords： fault diagnosis;coal mine;electromechanical equipment;application analysis

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤礦需求持續(xù)上升。在煤礦中，采礦效率一直是礦業(yè)企業(yè)關(guān)注的焦點，提高采礦效率的最佳途徑是增加采礦設(shè)備，改進生產(chǎn)技術(shù)[1-3]。在煤礦設(shè)備使用過程中，惡劣的環(huán)境和較高的使用頻率往往會增加機電設(shè)備故障的可能性，直接影響煤礦開采效率。為確保設(shè)備正常運行，人們必須正確應用故障診斷技術(shù)，加強對設(shè)備的診斷。

1 機電設(shè)備故障診斷技術(shù)概述

機電設(shè)備故障診斷技術(shù)本質(zhì)上是保證機電設(shè)備正常運行的一項重要措施，其在不影響礦井正常生產(chǎn)的情況下對設(shè)備運行狀態(tài)進行診斷，正確使用儀器和儀表數(shù)據(jù)，然后評估、分析設(shè)備和組件參數(shù)的運行狀態(tài)，通過保護措施進行早期故障檢測，這是機電設(shè)備故障診斷技術(shù)的核心[4-6]。需要注意的是，現(xiàn)代診斷技術(shù)融合了傳感器技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

2 煤礦機電設(shè)備常見故障

2.1 組件老化

機電設(shè)備在長期使用中會出現(xiàn)設(shè)備構(gòu)件老化和磨損問題（小齒輪往往會長時間磨損）。另外，設(shè)備操作人員操作不正確，會導致機電設(shè)備在使用過程中出現(xiàn)過載現(xiàn)象。

2.2 零部件磨損

在煤礦使用機電設(shè)備的過程中，由于機械振動或設(shè)備的不合理定位，部件經(jīng)常破裂或損壞。

2.3 異常磨損

煤礦機電設(shè)備長期應用于潮濕的惡劣環(huán)境中，不僅會導致機電設(shè)備的異常磨損，還會縮短機電設(shè)備的使用壽命。

3 煤礦機電設(shè)備的故障診斷技術(shù)

3.1 故障記錄診斷技術(shù)

故障記錄診斷技術(shù)是機電煤礦設(shè)備的組合理論內(nèi)容之一，主要分析明顯的故障映射，檢測周圍部件的故障，確定故障的范圍和因素，然后進行測試。故障問題解決后，人們要對故障進行記錄和比較，以便快速識別故障位置。

3.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)

隨著科學技術(shù)水平和信息化水平的提高，國內(nèi)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)不斷發(fā)展和完善，同時也被廣泛應用于煤礦機電設(shè)備的故障診斷。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)的優(yōu)點是人性化，具有先進性。在發(fā)生故障時，煤礦機電設(shè)備優(yōu)先處理復雜的非線性映射關(guān)系，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)可以對這些關(guān)系進行詳細分析和研究。目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)已經(jīng)廣泛應用在機電煤礦裝置故障診斷中，該技術(shù)在機電煤礦設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，并指導研究人員進行更深一步的研究和分析。

3.3 智能化診斷檢測技術(shù)

與其他診斷技術(shù)相比，智能診斷檢測技術(shù)主要模擬人腦運動過程，收集煤礦電氣設(shè)備故障信息，利用模擬專家診斷系統(tǒng)逐一確定故障。在我國，智能診斷技術(shù)也廣泛應用于煤礦機電設(shè)備的故障診斷中，未來具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＦ渲校窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)對煤礦機電設(shè)備故障診斷非常重要，與傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)相比，智能診斷檢測技術(shù)可以有效地診斷設(shè)備運行過程中的隱患。最重要的是，該系統(tǒng)模擬了人類的思維方式，整合了很多專家的煤礦機電設(shè)備運行經(jīng)驗，然后對故障進行研究和分析，判斷并分析一些故障信息，以獲得最準確的診斷結(jié)果。智能診斷檢測技術(shù)總結(jié)了人類的經(jīng)驗和知識，在邏輯數(shù)據(jù)和邏輯運算的基礎(chǔ)上進行計算，很好地模擬了專家診斷方法和判斷試驗，對煤礦機電設(shè)備進行了正確的診斷和研究。

3.4 儀器診斷技術(shù)

儀器診斷技術(shù)需要匹配相應的儀器來收集煤礦機電設(shè)備的信息和數(shù)據(jù)，例如，在計算機上收集和計算機電設(shè)備運行的速度、溫度、扭矩和其他信息，并利用顯像設(shè)備顯示煤礦機電設(shè)備運行信息。非接觸式、功能齊全、攜帶方便等是儀器診斷技術(shù)的優(yōu)點，此外，儀器診斷技術(shù)具有智能化的特征，如今，通用型和全面型的儀器診斷技術(shù)非常普遍。

3.5 溫度和壓力診斷檢測技術(shù)

溫度和壓力診斷技術(shù)在維護機電煤礦設(shè)備中起著非常重要的作用，具有準確性高、靈敏度高的特點，可以應用在傳感器中，有效地收集、判斷和分析數(shù)據(jù)并進行預測。煤礦機電設(shè)備運行期間，人們要積極收集和分析相關(guān)數(shù)據(jù)，進一步處理未能識別的故障。

3.6 超聲波無損檢測技術(shù)

超聲波無損檢測技術(shù)屬于先進的檢測技術(shù)，無損檢測技術(shù)是一種不損壞測試對象或不破壞測試對象內(nèi)部結(jié)構(gòu)的檢測技術(shù)，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷所引起的熱、光、電和磁反應，對部件內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)進行檢測。超聲波無損檢測設(shè)備非常靈敏，具有很強的穿透能力，可以檢測煤礦機械電氣設(shè)備部件的重大損壞，同時對部件的壽命和損壞程度進行評估。

3.7 紅外熱成像技術(shù)

在自然界中，許多物體會發(fā)射紅外線。煤礦機電設(shè)備運行期間，內(nèi)部溫度將高于外部常溫。紅外熱成像可用于檢測儀器的內(nèi)部和外部溫度，紅外熱成像技術(shù)是一種有效的診斷技術(shù)，可將接收的紅外信號轉(zhuǎn)換為標準視頻信號。在煤礦設(shè)備的運行中，紅外熱像儀用于監(jiān)測設(shè)備表面發(fā)出的紅外熱能，可以實時生成熱圖像并測量圖像中的異常溫度點和溫度，還可以對相關(guān)設(shè)備的故障進行診斷。此外，在使用紅外熱成像技術(shù)時，要采用非接觸式診斷方式，此方法的出現(xiàn)解決了傳統(tǒng)設(shè)備溫度傳感器接線困難的問題。

3.8 油鐵擠壓光譜分析

在煤礦機電設(shè)備運行的過程中，設(shè)備相互接觸會導致金屬材料相互摩擦，出現(xiàn)磨損粉塵下落現(xiàn)象，影響潤滑劑的質(zhì)量。針對這一現(xiàn)象，人們可以用鐵譜分析法分析潤滑油中的碎屑，該方法還可以通過強磁力分析設(shè)備的運行狀況。此外，鐵譜分析可用于預測煤礦機電磨損程度和位置，從而保證機電設(shè)備的正常運行。

4 故障診斷技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的應用

4.1 對故障現(xiàn)場進行初步診斷

如果礦山機電設(shè)備在運行中發(fā)生故障，診斷人員需要到現(xiàn)場對機電設(shè)備進行初步診斷，初步診斷方法主要包括耳朵聽覺檢查、眼睛觀察和其他部位的觀察[7，8]。初步調(diào)查后，對相關(guān)檢測設(shè)備進行進一步調(diào)查，如溫度監(jiān)測、紅外熱成像設(shè)備和超聲波檢測，使用相應的設(shè)備檢測并記錄機電設(shè)備故障部件的數(shù)值變化，然后利用定量分析法確定是否需要更換液壓元件。另外，人們需要利用專門的計算機診斷設(shè)備進行比較分析，提高設(shè)備故障診斷效率。

4.2 故障診斷技術(shù)在高壓異步電動機中的應用

高壓異步電動機是煤礦生產(chǎn)中非常重要的設(shè)備，然而，由于生產(chǎn)環(huán)境惡劣和大量采礦等因素，設(shè)備運行期間經(jīng)常會出現(xiàn)機械部件損壞的情況，同時還會出現(xiàn)老化問題，嚴重影響采礦，所以高壓異步電動機的故障監(jiān)測非常重要。對于高壓異步電動機來說，部位放電檢測是最常用的診斷技術(shù)，主要是對發(fā)動機運行過程進行檢測，當發(fā)生故障時，線接頭就會出現(xiàn)放電，接頭放電也會繼續(xù)增加。因此，人們可以根據(jù)接頭放電現(xiàn)象確定設(shè)備性能，預測設(shè)備的剩余壽命，從而保證煤礦生產(chǎn)效率。

4.3 故障診斷技術(shù)在煤礦挖掘設(shè)備中的應用

在采礦生產(chǎn)中，采礦機器是十分重要的設(shè)備。在實際生產(chǎn)中，挖掘機的日常工作負荷大、日工作頻率高，因此煤礦挖掘機的故障發(fā)生率也很高。例如，鉆機切削鉆期間，軸承磨損增加，部件之間的相對摩擦隨之增加，滾筒支撐溫度提高，導致故障發(fā)生率上升。如果對相關(guān)部件的溫度進行檢測，就可以大大降低煤礦設(shè)備運行故障。另外，人們要合理運用采礦設(shè)備故障檢測方法和溫度檢測方法，及時、準確地解決挖掘機運行問題。

4.4 故障診斷技術(shù)在提升機故障診斷中的應用

在礦山生產(chǎn)過程中，提升機是一種重要的輔助設(shè)備，提升機故障的診斷可以防止意外停機，同時不會影響煤礦的正常生產(chǎn)。故障診斷技術(shù)可實時對提升機的常規(guī)操作進行診斷，以確保提升機的平穩(wěn)運行。其間可以使用紅外攝像機觀察提升裝置的運行情況，使用非接觸式在線檢測方法檢測設(shè)備的信號變化，實時觀察鋼絲繩運行情況。在正常情況下，應連續(xù)檢測起重設(shè)備的信號，一般檢測持續(xù)時間為2～3d，并在不同的運行速度下檢測報警信號。紅外檢測技術(shù)利用紅外線檢測和分析設(shè)備的故障位置，提高故障診斷效率。

5 故障診斷技術(shù)強化措施

在煤礦機電設(shè)備運行的過程中，人們可以采取以下措施，提高礦山機電設(shè)備的維護效率。機電設(shè)備維修期間，人們要根據(jù)地下工作環(huán)境的特點，對機電裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能和工作狀態(tài)進行綜合分析，提高機械設(shè)備維修質(zhì)量。

5.1 事后維修

事后維修也被稱為維護后故障修復，是指在機電設(shè)備出現(xiàn)故障后進行維修。事后維修一般是指機電部件無法工作，不能及時對部件進行維護，會影響正常生產(chǎn)。一般情況下，人們會用新部件更換有缺陷的部件，以加快機電設(shè)備維護速度。盡管如此，部件質(zhì)量問題會進一步增加電機設(shè)備故障次數(shù)，通常，此方法適用于結(jié)構(gòu)不是很復雜的設(shè)備維修中。

5.2 定期維修

與事后維修相比，定期維修具有預測性，其主要對機電設(shè)備部件進行常規(guī)分析和檢查。當前，我國經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展，煤炭需求增長，機械設(shè)備負荷不斷增加，機電設(shè)備出現(xiàn)故障的頻率也越來越高。定期維修不僅可以提高機電設(shè)備使用壽命，還可以降低維修成本，提高煤礦生產(chǎn)效益。例如，定期維修煤礦掘進機，不僅可以識別部件磨損情況，還可以避免部件故障影響掘進效率。

5.3 在線維修

隨著科學技術(shù)的不斷進步，煤礦機電設(shè)備不斷更新故障診斷技術(shù)。在線故障診斷技術(shù)的應用，不僅提高了機電設(shè)備的使用壽命和運行效率，也為維護人員提供了準確的數(shù)據(jù)，以便快速處理故障。例如，電子探測器用于機電設(shè)備的報警控制，可以使維護人員快速獲得設(shè)備運行信息，及時維護機電設(shè)備。

5.4 改進維修方法

當前，維護人員要不斷改進機電設(shè)備的維修方式，消除機電設(shè)備故障，提高生產(chǎn)效率，延長設(shè)備使用壽命，避免同類故障重復出現(xiàn)。人們要結(jié)合機電設(shè)備改造技術(shù)，優(yōu)化維修方式，消除機電設(shè)備缺陷，降低機電設(shè)備出現(xiàn)頻率，提高運行的穩(wěn)定性，確保機電設(shè)備的可靠性和安全性。改進維修方法，不僅可以提高機電設(shè)備運行效率，還能減少故障出現(xiàn)的次數(shù)。

6 結(jié)語

煤礦企業(yè)需要大量使用機電設(shè)備，機電設(shè)備正常運行與否直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。但是，煤礦機電設(shè)備長期高負荷運行，很容易發(fā)生故障，影響煤礦生產(chǎn)效率。因此，人們要根據(jù)實際情況選擇合適的故障診斷技術(shù)，確保煤礦機電設(shè)備的正常運行。

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