煤礦機電設備故障診斷方法及維修技術淺探

◎牛中亞

引言

現(xiàn)代化礦井開采過程中需要用到大量的機電設備，主要包括通風設備、排水設備、運輸設備及采煤設備等。在煤礦生產(chǎn)過程中，機電設備長時間處于高負荷狀態(tài)，導致機電設備會發(fā)生各種故障。機電設備故障會嚴重影響到煤礦井下開采的效率和安全性，甚至會引發(fā)嚴重的煤礦災害事故。為此，在機電設備發(fā)生故障后，必須進行快速診斷并消除故障。本文分析了煤礦機電設備的故障診斷方法，探討了機電設備故障維修技術要點。

一、故障診斷技術的原理及優(yōu)勢

傳統(tǒng)的機電診斷法都是由人工完成的，它的特點是耗時費力，對于診斷的結(jié)果也不準確，而且故障診斷對于從業(yè)人員的要求比較高，所以對于故障的診斷來說，人工診斷的技術太落后，使其不能快速對故障做出判斷。因此，對于故障診斷技術而言，它已經(jīng)是一種新型的故障診斷技術，不僅診斷效率高，而且節(jié)省時間。故障診斷技術是社會發(fā)展的產(chǎn)物，它的發(fā)展是隨著信息化技術的發(fā)展而來，它的診斷技術主要是根據(jù)設備在運行過程中的一些參數(shù)進行判斷，它的判斷過程主要是采集信息并且提取，然后識別，最后根據(jù)這些進行判斷。在故障判斷的過程中，機電設備上的傳感器采集的信息，則通過溫度、電流、轉(zhuǎn)速等信號來傳輸，如果設備信號異常，那么需要采集一些有用的信息進行判斷。但是，設備由正常的狀態(tài)到故障的狀態(tài)，則要發(fā)生一些狀態(tài)量的變化。在設備的運轉(zhuǎn)過程中如果電流增大則表示設備出現(xiàn)了故障，當提取了這些變化特征后，再進行判斷，則會找出故障的原因。

二、煤礦機電設備常見的故障類型

（一）供電系統(tǒng)故障

由于煤礦開采是系統(tǒng)化的大規(guī)模開采，開采大部分是在井下進行，并且開采的深度會隨開采需求進行隨時調(diào)整。而開采深度的調(diào)整主要會對供電系統(tǒng)的壓力和穩(wěn)定性進行調(diào)整，供電系統(tǒng)會進行長期的轉(zhuǎn)換。同時隨著礦場的面積擴大，更多的機電設備會投入到開采中來，這就極大的增加了供電系統(tǒng)的負荷，對供電設備造成巨大的壓力。而對于供電線路來說，井下環(huán)境比較復雜，深度越深供電線路也會越復雜，所以一旦出現(xiàn)線路故障，排查的難度會相當?shù)拇螅挪檫^程需要耗費許多時間。

（二）排水系統(tǒng)故障

在煤礦機電設備運行過程中，排水系統(tǒng)也會對煤礦開采工作起重要作用。并且，煤礦開采過程中也需要提高排水工作的效率，這樣也能從另一方面確保煤礦開采工作進行的工作環(huán)境。然而，在實際開采過程中，很多水泵會因為超長時間的工作負荷而影響到工作效率，并且隨著使用年限的增加，相應機電設備發(fā)生故障的概率也會提高，還會在很大程度上減少排水設備的使用壽命。當排水系統(tǒng)發(fā)生問題時，也會嚴重影響到煤礦開采的工作進步，甚至還會提高開采的成本，影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益。

（三）通風故障

通風系統(tǒng)在礦井中是非常重要的設施設備，它是確保采礦工人能長期呆在井下進行開采的重要設施。只有通風系統(tǒng)能正常運行才能保證人員的人身安全。如果通風系統(tǒng)在一定程度上出現(xiàn)了故障，但還是有部分的通風工作未受到影響，這時候最嚴重的可能導致工人無法呼吸或是吸入有害氣體，危害采礦工人的身體健康。而如果通風系統(tǒng)出現(xiàn)故障，完全的無法進行工作，有可能最終會引起瓦斯爆炸。

三、機電設備故障產(chǎn)生的原因

機電設備出現(xiàn)故障主要是由于機械中的部分零件不能完成規(guī)定的功能，導致設備運行出現(xiàn)問題，在設備的壽命年限之內(nèi)，設備使用的時間越長磨損就越嚴重，而且在設備長時間滿負載運行狀態(tài)下會存在超負荷工作的情況。目前機電設備故障出現(xiàn)的原因包括以下三點：第一，零件磨損長時間使用后零件的磨損程度和運行時間成正比，時間運行越長磨損程度就越大，當設備運行到一定階段后，設備零件就會存在老化等狀況，從而無法滿足零件設計的功能，導致機電設備出現(xiàn)故障；其次，故障與維護，當設備出現(xiàn)故障后，若不能按照程序完全操作，很容易給設備帶來更大的傷害，比如出現(xiàn)故障后立馬關閉設備很可能導致電流或電壓突變，讓比較脆弱的零件遭到破壞，而不科學的維護也會進一步損壞設備，比如維護不適當、維護不足、不及時維護等；第三，超負荷工作，部分企業(yè)為了追求經(jīng)濟效益或其他的因素，讓機電設備長期超負荷工作，這會讓機械的使用壽命大大縮減，同時還會讓設備在使用期間出現(xiàn)頻繁的故障。

四、機電設備維修存在的問題

機電設備維修的主要目的是排除機電設備發(fā)生的故障。在機電設備使用過程中，故障是不可避免的。為了不影響煤礦正常生產(chǎn)，應立即采取措施排除故障。然而，在維修機電設備故障時存在許多問題：

1.維修效率較低。現(xiàn)在煤礦采用的一些機電設備結(jié)構比較復雜，維修工程師憑借經(jīng)驗來查找故障需要消耗大量的時間。

2.維修不徹底。很多情況下，機電設備的故障不是單獨的某個位置發(fā)生故障，而是其他地方的故障誘發(fā)的，維修時未能查找到故障的誘因而導致維修不徹底。

3.技術人員的水平不夠。現(xiàn)代的礦山機電設備內(nèi)部多集成了一些電子元件，而煤礦技術人員水平有限，在遇到這種故障時會素手無策，只能等廠家來進行維修。

五、煤礦機電設備故障診斷技術

（一）神經(jīng)網(wǎng)絡技術

在故障診斷過程中，建立數(shù)學模型，找出故障的所在地，進行判斷，建立數(shù)學模型則需要有經(jīng)驗的技術人員，對其進行調(diào)整修改，從而對設備的維護提出意見，這里所說的數(shù)學模型是不能依據(jù)數(shù)學概念的，它的要求是在模糊數(shù)學概念的前提下，結(jié)合設備的映射關系建立起來的。

（二）紅外測溫法

在此方法的使用中，主要是使用紅外測溫的儀器根據(jù)機電設備的不同位置存在不同溫度以及溫度變化的情況等實現(xiàn)對其運行狀態(tài)分析與判斷。紅外測溫的儀器測溫原理主要為黑體輻射的定律，即物體溫度越高的話，所發(fā)紅外輻射的能力就越強。若某些故障的部位往往會體現(xiàn)出溫度升高特征，進而提示此位置出現(xiàn)排煙管阻塞、磨損或者接點的燒壞等故障。此方法中，紅外測溫的儀器發(fā)揮重要的作用，它能夠非接觸性和遠距離地實現(xiàn)對機電設備的測溫目的，還可以結(jié)合信息處理、運算和判斷等功能，來對機電設備工作環(huán)境的周圍溫度和變化狀況如實反映。此方法在實踐運用中，能夠有效避免戶外監(jiān)測受天氣因素的影響，提升測量精確度，且便于對數(shù)據(jù)進行存取。

（三）異常振動診斷技術

在機電設備工作運行時，往往因為轉(zhuǎn)子零部件的缺陷和連接支撐等問題，會讓機電設備發(fā)生異常的振動，其實機電設備在正常運行過程中勢必會發(fā)生一定的振動，但是，這種振動是按照固定的時間和頻率有序進行的，這些振動量的特征數(shù)據(jù)是有一點的范圍和特點的，當故障診斷技術應用在機電設備中時，對于這種振動數(shù)據(jù)的采集和分析，一旦發(fā)現(xiàn)其振動的特征數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)或沒有遵循正常的規(guī)律性，就可以判定出設備運行的異常情況和潛在的事故隱患，利用這種振動診斷技術來監(jiān)測機電設備的運行狀態(tài)，就可以達到監(jiān)測的目的，監(jiān)測起來也相當?shù)暮啽悖瑪?shù)據(jù)及規(guī)律直接用圖表的方式就可以展現(xiàn)出來，此技術憑借著直觀的特性被廣泛地應用。

（四）數(shù)字模型技術

故障診斷技術中，利用數(shù)字模型技術可以準確地判斷出故障的準確位置，所以它對故障的診斷是非常重要的，針對設備的具體的問題，選擇適合設備具體問題的診斷技術，對于這種選擇來說，可以節(jié)省大量的診斷時間，其中識別技術與信息采集技術，就是故障診斷技術的兩個手段，利用它們對故障進行判斷、維修，從而保障生產(chǎn)的順利進行。數(shù)字模型技術在故障診斷的過程中有著其他診斷技術沒有的優(yōu)點，因為它可以根據(jù)設備溫度以及軸參數(shù)，進行故障的準確判斷。

六、煤礦機電設備維修技術

（一）重視設備定期維護

重視對機電設備的定期養(yǎng)護，管理者要嚴格監(jiān)管設備維修設備檢測工作。比如機電設備的動力主要來自于當?shù)氐墓╇娋W(wǎng)絡，所以要對機電設備的外接線路進行防雷保護裝置的安裝，確保供電線路的安全性，對其進行定期養(yǎng)護，同時還要確保機電設備的電壓問題，如果電壓不穩(wěn)定，對于設備內(nèi)部的零件而言會造成一種極大的損傷，在不確定的電壓載荷下很容易影響零件等設備的工作狀態(tài)，所以重視機電設備的定期養(yǎng)護工作非常關鍵。

（二）設備故障的預防對策

首先，對機電設備的使用方法和最大負荷能力進行了解，制定出完善的使用守則，完善管理制度，對設備的使用方法進行管理，對錯誤的使用方法進行糾正。對于專業(yè)的設備應該派遣專業(yè)的技術人員對采礦人員進行設備使用知識的培訓，改善工人的使用技巧。在機械投入使用前進行故障測試，確保沒有任何的機械故障問題再投入使用，以免在后期時常出現(xiàn)故障延誤工期。并且在煤礦行業(yè)，機電設備的使用都比較頻繁，并且機械的工作一般時間較長，對機械的損耗較大，所以在一段時間后就應該對老舊的機械進行更換，以此來杜絕故障的發(fā)生。

（三）做好機電設備維修計劃

目前，很多煤礦只是在設備發(fā)生明顯的故障后才進行維修，這樣會導致故障擴大，容易加重故障引發(fā)的后果。為此，需要做好機電設備的維護，即針對設備可能出現(xiàn)的故障進行提前維護，從而減少故障的發(fā)生。這就要求做好機電設備維修計劃。在規(guī)定時間段內(nèi)，對機電設備可能發(fā)生故障的部位進行維護，從而減緩或避免故障的發(fā)生。在制訂設備的維修計劃時，要充分考慮設備的使用情況、重要性及復雜性。對于使用頻率高且重要的設備，例如采煤機，要適當?shù)乜s短維護周期，從而降低故障的發(fā)生率。

（四）對工人進行操作培訓

在煤礦生產(chǎn)中，機電設備需要工人進行操作。經(jīng)過大量統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，工作操作不當引發(fā)的設備故障具有很高的比例。為此，需要對工人進行操作培訓，要盡量減少設備誤操作情況的發(fā)生。在進行培訓時，要考慮到每個工人使用設備的不同。培訓通常是在現(xiàn)場進行，即由一些經(jīng)驗豐富的老員工來為工人講解設備的操作流程。只有這樣，才能逐步規(guī)范工人的操作，從而實現(xiàn)對機電設備的高效管理。

（五）做好機電設備維修記錄

在完成設備維修后，要做好煤礦機電設備故障維修記錄。通過制訂良好的故障維修記錄制度，可更高效地對設備故障進行維修。在記錄維修的過程中，為了保證維修記錄的可讀性，需做好以下幾方面工作：

1.維修記錄信息要詳細。在記錄中應詳細記錄維修的時間、部位、方法及維修人員等重要信息，還應重點描述設備發(fā)生故障的原因、是否引發(fā)了安全事故。

2.維修記錄要便于查閱。煤礦機電設備的資料比較多，查找時十分不方便，為此，在記錄時最好生成電子維修記錄，并根據(jù)設備故障類型進行分類管理。良好的機電設備故障維修記錄可為機電設備的快速故障維修提供良好的參考。

七、故障診斷技術的強化措施

（一）事后維修

事后維修是指機電設備發(fā)生故障后的維修。在后期維護期間，機電設備通常會停止工作。如果故障不及時維修，將影響煤礦的生產(chǎn)效率，雖然這種方法沒有一定的優(yōu)勢，但對于結(jié)構簡單的設備，更換損壞的部件比較方便。

（二）定期維修

與事后維修相比，定期維修主要對機電設備的運行部件進行例行檢查和分析，具有一定的可預測性。目前，隨著我國的快速發(fā)展，人們對煤炭的需求也日益增加。因此，煤礦機電設備的超負荷運行將加快設備故障的概率。因此，及時維修機電設備可以降低故障概率，從而提高煤礦的生產(chǎn)效率，并在一定程度上節(jié)約維修成本。

（三）在線維修

隨著我國科技水平的不斷提高，煤礦機電設備的診斷與維修技術也應不斷提高。在線診斷技術是一種能夠快速處理故障的方法，它不僅能為專業(yè)維修人員提供相應準確的數(shù)據(jù)，使專業(yè)人員能夠快速獲取設備的運行信息，及時維修機電設備。同時，還可以提高機電設備的運行效率，促進設備的長期使用。

（四）改進維修方法

要提高機電設備的使用壽命，應通過不斷改進機電維修方法來消除機電故障，從而提高機電設備的使用壽命。通過改進機電設備的維修方法，還可以避免類似機電事故的發(fā)生，消除機電設備的缺陷，確保機電設備的穩(wěn)定運行。

結(jié)束語

綜上所述，故障診斷技術在機電設備維修工作中是一類行之有效的技術，它非常智能化、現(xiàn)代化、科技化，在當前企業(yè)生產(chǎn)過程中的技術被廣泛使用，通過故障智能技術能讓繁瑣的設備拆裝工作被直接省去，減少檢修時間，讓企業(yè)的生產(chǎn)效率得到有效提高，同時還減少了故障停機對生產(chǎn)經(jīng)營的經(jīng)濟損失。因此，為了有效保障企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，企業(yè)有關部門需要重視機電設備的維修管理工作，保障設備正常運行，不斷優(yōu)化發(fā)展故障診斷技術。而企業(yè)想要加快生產(chǎn)進度，提高產(chǎn)能，在機械維修和故障查找上就需要盡可能的加快效率，盡快的維修好機械才是保障企業(yè)效能提升的重要手段。