煤礦機電設備故障診斷技術分析與研究

劉維福

摘? ?要：隨著現代科技快速的發展，煤炭的開采技術大多都是運用自動化技術，要想保障煤炭的產量，首先應該保障煤礦機電設備的正常運行，煤礦機電設備的正常運行對煤礦開采的安全也有著重要的作用。由于煤礦開采的環境較為惡劣，所以煤礦機電設備的故障發生次數較多，為了確保煤礦機電設備的性能穩定和延長設備使用期限和壽命，因此就應該對煤礦機電設備進行不定期的故障檢測，根據檢測的故障內容制定相應的解決方法，從而提升設備的維修效率。我國的機械設備故障診斷技術研究和推廣應用都是發展較晚的，在許多方面還不夠完善，所以要不斷加強對煤礦機電故障的診斷技術和方法。本文主要針對煤礦機電設備故障診斷技術進行了分析和研究。

關鍵詞：故障診斷技術? 煤礦? 機電設備? 應用分析

1? 機電設備故障診斷技術概述

機電設備故障診斷的發展原因主要來自于設備的集成化和自動化，主要作用是起著發揮預防事故、保障設備安全和人身安全以及推動維修制度改革、提高企業經濟效益的作用。診斷的過程通常是經過對信息的采集、分析和處理來對機電設備的工作狀態進行判斷是否正常，是對故障發生的部位、故障的程度和故障的性質來進行分析。機電故障診斷技術方法也是多種多樣的，每一種技術的特點和對故障診斷的能力都是不同的，相同之處都是在不影響礦井正常生產的情況下對設備進行故障的診斷，通過正確使用儀器和儀表數據對機電運行的參數進行評估和分析，再通過采取保護措施來對機電的故障進行早期檢查。這種現代故障診斷技術是融合了信息技術、傳感器技術、無線網技術和計算機技術的診斷技術。

在我國現階段的機電設備故障診斷中，多數診斷技術仍然是根據傳統的診斷方法，機電的故障不會只是單獨的零件出現故障，只要其中的一個小零件出現故障后，就有可能引發一系列的問題發生，也就是俗話說的牽一發而動全身。我國對于故障的診斷通常都是來自于以往的診斷經驗和先進的科學技術的應用，隨著我國的高科技技術的不斷發展，對于機電的故障診斷技術也會不斷地完善和發展。

2? 煤礦機電設備常見故障及故障原因分析

2.1 機電設備中常見的故障類型

在煤礦的機電設備使用中，設備組件的老化與員工的使用和操作不正確都有可能會導致機電出現故障。如果機電設備在運行的過程中內部或者外部的部件出現開裂、燒蝕、變形、點蝕以及斷裂的情況就是說明該機電設備出現了損壞型的故障;如果機電設備在運行的過程中零件出現老化或者變形和異常磨損的情況，那么該設備就是出現了退化型的故障;機電設備在運行的過程中如果出現某些功能不能使用或者該功能的效率降低等狀況，就屬于功能時效型或者性能衰退型故障;除此之外，如果機電設備在運行是一些零部件脫落或者松動，那么就是出現了松脫型的故障;若是在運行的過程中有滲油、漏油以及漏水的情況，該故障則為堵塞及滲漏型故障。這些問題不但會對煤礦的生產造成影響，還在一定的程度上縮短機電設備的使用壽命[1]。

2.2 機電設備中故障出現的原因

機電設備屬于自動化的設備，其故障發生的原因也是多種多樣的，其主要的原因通常是由于機電設備的超負荷運行、耗損嚴重以及更新換代較慢造成的，在煤礦產業中的機電設備，通常在出廠之前都會將相關的技術參數進行設計，由于煤礦的生產工作是極為繁重的，所以對機電設備的過長時間使用就會造成機電設備的超負荷運行，從而使原本設定的參數值發生變化，導致機電設備真正的輸出功率參數大于機電設備自身的極限水平，這時機電的性能就會發生變化，最終導致故障的發生[2]。

如果煤礦機電設備的使用時間過長，機電設備發生老化，就會無法承受在煤礦行業中的繁重業務，機電設備的老化會造成其在使用的過程中，出現零件磨損或松動的情況，這種情況會嚴重影響機電設備的正常運行，而如果機電設備中出現的磨損情況不及時的處理，就會使各零部件之間的正常空隙變大，久而久之，會使機電設備的故障率越來越大，降低機電設備的綜合工作能力，而這種摩擦的不斷加強使其所產生的熱量也逐漸加強，從而會加強機電的損耗。

3? 煤礦機電設備故障分析步驟

3.1 現場排查階段

在煤礦機電設備運行的情況下，對其進行收集故障出現的數據和出現問題時機電的具體反應，可以通過攝影或拍照記錄;對反映故障問題的周圍環境和故障的部位進行拍照，也可以查閱機電設備的原始設計的圖紙和設備正確的操作手冊以及原有故障診斷記錄和維修報告來對機電設備的故障進行整體的排查和判斷[3]。

3.2 確定故障原因階段

對于設備故障的確定原因主要是通過檢查設備故障零部件的損壞程度和能否繼續運行和該故障的受力進行分析，可以通過查看相應的技術手冊來提供相應的性能指標和工藝參數再對其進行計算，通過計算得出該故障的承受度、疲乏度等相應的數據，經過對這些數據進行分析之后再得出機電設備故障的原因。

3.3 分析得出結論階段

在對煤礦機電故障分析工作結束時，要對該整個故障分析的流程所掌握的資料先進行系統的分析，再對資料進行詳細的分析和歸納，最后再對其進行鑒定和處理，通過最后對這一整個資料的分析來獲得一個合理有效的結論，通過該結論制定相應的建議報告。

4? 煤礦機電設備的故障診斷技術

4.1 故障記錄診斷技術

在煤礦機電的組合理論當中，故障記錄診斷是其內容之一，該技術的主要內容就是經過明顯的分析故障映射，來對機電設備的周圍部件的故障進行檢查，通過檢測診斷確定出所出現故障的范圍和導致故障的因素，最后再進行測試。在對故障問題解決完成之后，還要對出現故障的地方進行記錄，以防在后續出現問題時，可以進行快速識別故障的位置[4]。

4.2 人工神經網絡診斷技術

隨著高新技術的發展，人工神經網絡的模式識別在設備的故障診斷上得以廣泛地應用，而機電設備或者系統的故障診斷實質是一個模式識別的過程，是把經過處理之后的信息數據的有效特征作為神經網絡的輸出層，再利用相關的軟件進行處理，便可得到不同的模式輸出，進而在對設備進行故障的辨別。神經網絡是由一個輸出層，一個或者多個隱層組成的，其上下層之間實現全連接，而每層神經元之間沒有連接，網絡的學習過程包括信號正向傳播和誤差反向傳播，在正向傳播的過程中，輸入信息從輸入層經隱層加權處理傳向輸出層，在經過功能函數運算后得到輸出值與期望值進行比較，如果存在誤差，則誤差反向傳播，沿原來的連接通道返回，再通過逐層修改各層的權重系數來減小誤差。人工神經網絡技術在對設備的故障進行診斷時，包括信號采集、特征提取、狀態識別以及故障分析和決策干預等五個基本的環節。在人工神經網絡技術中，振動信號的采集是關鍵，也是對故障診斷的一個重要標準，而保證信號采集的標準性、實時性和合理性是正確實現故障診斷的前提。

4.3 智能化診斷檢測技術

智能化診斷技術與其它的診斷技術相比，具有診斷檢測性準確的特點，智能化診斷檢測技術主要就是通過模擬人腦運動的過程，來對機電設備收集故障的信息，再利用模擬專家診斷系統對故障進行逐一確定。現階段，我國對智能化診斷技術的廣泛運用主要體現在對煤礦機電設備的故障診斷當中，在其他方面也具備很大的發展潛力，在對機電設備故障診斷中，神經網絡和專家系統的作用是非常重要的，這種智能化的診斷檢測技術與傳統的故障診斷相比，可以有效地對機械運行過程中故障的出現進行檢查，該系統通過模擬人類的思維方式，將許多專家對煤礦機電設備運行的經驗進行了吸收，通過對故障進行研究和分析之后，來獲得準確的診斷結果，智能化診斷技術對人類的經驗進行了總結，是在邏輯運損和邏輯數據的基礎上進行計算，能夠很好地模擬專家的診斷方法和判斷經驗，從而做到對機電設備正確的診斷和研究。

4.4 儀器診斷技術

儀器診斷技術是通過匹配相應的儀器來對煤礦機電設備的信息和數據進行收集，通過收集計算機設備的信息速度、溫度和其他信息等，然后再利用顯像設備顯示煤礦機電設備的運行信息。儀器診斷技術是一種非接觸式的機器設備，具有功能齊全、攜帶方便等技術優點，另外，儀器診斷技術也是一種智能化的技術，且具有全面型和通用性等特征，這種診斷技術的應用也是十分的普遍。

4.5 溫度和壓力診斷檢測技術

在對煤礦機電設備進行維護中，使用溫度和壓力診斷檢測技術也可以快速地對故障進行檢測，溫度和壓力診斷檢測技術在機電設備的故障檢測起著重要的作用，因為該技術具有靈敏度高且準確性高的特點，所以被廣泛的應用在傳感器上面，在傳感器中能夠有效地判斷、收集和分析數據并且進行預測。在煤礦機電設備運行的期間，利用溫度和壓力診斷檢測技術積極地收集和分析相關的數據，可以進一步地對未能識別的故障進行處理。

4.6 超聲波無損檢測技術

超聲波無損檢測技術簡而言之就是一種不損壞檢測對象或者是不破壞被檢測對象的內部結構的一種故障診斷檢測技術，超聲波無損檢測技術也屬于先進檢測技術的一種，這種檢測技術的過程就是先通過利用檢測對象內部結構缺陷所引發的光、電、熱和磁的反應，再對部件的內部和外部的結構進行檢測，這種檢測方法非常靈敏，有著較強的穿透能力，也能夠對煤礦機電設備部件的重大損壞進行檢測，并且也能夠評估機電部件的壽命以及損壞的程度。

4.7 紅外熱成像技術

在日常生活中，許多的物體都能發射紅外線，但是在煤礦機電設備的運行中，紅外熱成像技術是對儀器的內部和外部溫度進行檢測的一種技術，紅外熱成像技術可以有效地對煤礦機電設備的故障進行診斷，可以監測設備表面發出的紅外熱能，通過對熱圖像的實時生成和對圖中異常的溫度和溫度點測量，來對相關的設備進行故障的診斷，同時，紅外熱成像技術可以解決傳統設備溫度傳感器中的接線困難的問題，是通過把接收到的紅外線轉換為標準視頻信號的一種有效診斷技術。

4.8 油鐵擠壓光譜分析

不論是哪一種機電設備，在其運行的過程中，難免都會發生設備接觸而導致金屬材料的相互摩擦，這種摩擦很有可能會導致磨損處粉塵的下落，從而會影響到潤滑劑的使用質量。在煤礦機電設備的運行中更是如此，所以，針對這一種情況可以通過油鐵擠壓光譜分析來進行預測，這一方法主要是利用鐵譜分析法來分析潤滑油中的碎屑或者是通過強磁力來對設備的運行情況進行分析，通過這種方法可以預測煤礦機電設備的磨損位置和程度，進而保障機電設備的正常使用和持續運行[5]。

5? 故障診斷技術的強化措施

5.1 事后維修

事后維修是指在機電設備故障出現之后進行的維修，事后維修時，機電設備通常都是停止工作的，如果不能及時地對故障進行維護，就會影響煤礦的生產效率，雖然這種方法不具有一定的優勢，但是對于結構簡單的設備來說通過對損壞部件進行換新來處理還是有著一定的便利性的。

5.2 定期維修

定期維修相比于事后維修來說主要是對機電設備的運行部件進行常規的檢查和分析，所以具有一定的預測性。目前，隨著我國的快速發展，人們對煤炭的需求也在日益的增加，所以導致煤礦機電設備的運行會出現超負荷運行的情況，這種情況會加速設備出現故障的概率，因此，要對機電設備進行及時的維修，這種定期維修可以減少出現故障的概率從而提高煤礦的生產效率，并且在一定程度上還可節省維修的費用[6]。

5.3 在線維修

隨著我國科學技術水平的不斷提升，在煤礦的機電設備的維修工作中，也應該不斷提升對其的診斷和維修技術，而在線診斷技術就是一種可以對故障進行快速處理的方法，不但可以為專業的維護人員提供相應準確的數據，使專業人員可以快速地獲得設備的運行信息來對機電設備進行及時的維護，同時，還可以提高機電設備的運行效率和促進設備的長期使用。

5.4 改進維修方法

想要提升機電設備的使用壽命就應該通過不斷改進機電維修的方法來消除機電的故障，從而提升機電的使用故障，通過改進對機電設備的維修方法還可以避免機電同類事故出現的概率，消除機電設備的缺陷之處，從而確保機電設備的穩定運行。

6? 結語

在煤礦行業中對機電設備的運用是極多的，所以機電設備的正常運行對于煤礦企業的經濟發展有著重要的影響，因此，要加強對機電設備故障診斷技術的研究和使用，根據合適的故障診斷技術來保障煤礦機電設備的安全穩定運行，從而促進企業經濟效益的提升。

參考文獻

[1] 王新杰.礦山機電設備檢修中的故障診斷技術分析[J].建材與裝飾，2019（33）：218-219.

[2] 楊瑞東.故障診斷技術在煤礦機電設備維修中的運用探討[J].居舍，2019（21）：62，72.

[3] 劉迎春.故障診斷技術在煤礦機電設備維修中的運用探討[J].現代工業經濟和信息化，2019，9（2）：111-113.

[4] 張力.故障診斷技術在煤礦機電設備中的應用分析[J].當代化工研究，2019（3）：103-104.

[5] 王超.煤礦機電設備故障監測診斷技術及其應用[J].機械管理開發，2018，33（7）：107-108，162.

[6] 劉金玉.礦山機電設備故障檢測診斷技術分析[J].電子世界，2018（5）：148-149.