韓偉峰

（河南大有能源股份有限公司耿村煤礦，河南三門(mén)峽 472431）

1 采煤機(jī)工作原理

動(dòng)力系統(tǒng)是采煤機(jī)的核心部位，采煤機(jī)在動(dòng)力系統(tǒng)的牽引作用下可以實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的正反牽引以及停牽引。根據(jù)滾筒的數(shù)量可以將采煤機(jī)分為雙滾筒采煤機(jī)和單滾筒采煤機(jī)。圖1 中a圖是采煤機(jī)通過(guò)滾筒進(jìn)行煤的輸送，運(yùn)行在采煤機(jī)的下面；b 圖顯示的是采煤機(jī)的裝煤工作，這種工作原理的采煤機(jī)屬于單筒采煤機(jī)；c 圖顯示的是雙筒采煤機(jī)，采煤機(jī)中首尾進(jìn)行雙向采煤。雙滾筒采煤機(jī)的兩個(gè)滾筒分別位于采煤機(jī)的兩側(cè)，位于前面的滾筒主要負(fù)責(zé)頂煤的切割，位于后面的滾筒主要負(fù)責(zé)底煤的切割，兩個(gè)滾筒的旋轉(zhuǎn)方向相反。

2 采煤機(jī)常見(jiàn)故障原理研究

采煤機(jī)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采煤機(jī)的故障通常分為電氣故障、機(jī)械故障和液壓設(shè)備故障等3 種類(lèi)型。

2.1 采煤機(jī)電氣裝置故障機(jī)理探究

采煤機(jī)的常見(jiàn)故障出現(xiàn)在啟動(dòng)電路、傳感器、電機(jī)、遙控器、升降裝置、變頻器等部位。各個(gè)部位的故障現(xiàn)象以及故障分析如表1 和表2 所示。

圖1 采煤機(jī)工作原理

常見(jiàn)的電氣故障為牽引機(jī)不牽引。采煤機(jī)不牽引是電牽引采煤機(jī)最為頭疼的故障。電牽引采煤機(jī)采用的是三相電流，采煤機(jī)的變頻控制功能由采煤機(jī)的電機(jī)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)改變電源頻率感應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引速度的控制。在電牽引采煤機(jī)的變頻控制器內(nèi)部電氣半導(dǎo)體器件十分多，采煤機(jī)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，這些熱會(huì)導(dǎo)致電氣元件性能降低，出現(xiàn)故障。采煤機(jī)的工作環(huán)境通常比較惡劣，采煤機(jī)在工作過(guò)程中，采煤機(jī)所受沖擊載荷較大，電氣組建負(fù)荷較高，電壓電流不穩(wěn)定。這些會(huì)導(dǎo)致電壓電流不穩(wěn)定，導(dǎo)致變頻器熔斷器燒毀或者燒毀晶閘管續(xù)流二機(jī)管等，從而導(dǎo)致采煤機(jī)的變頻器出現(xiàn)故障。

表1 端頭站、遙控器故障現(xiàn)象與故障分析

表2 瓦斯斷電儀或者傳感器故障分析

2.2 采煤機(jī)機(jī)械裝置故障機(jī)理

煤礦中的采煤機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且工作環(huán)境較為惡劣，因此非常容易導(dǎo)致其出現(xiàn)機(jī)械故障，其中最容易出現(xiàn)故障的部件是齒輪和軸承。

（1）齒輪故障。齒輪故障常見(jiàn)的形式有齒輪面磨損、齒面接觸疲勞等。齒面磨損的主要原因是由于其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間太長(zhǎng)，導(dǎo)致附著于上面的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑效果下滑，進(jìn)而使其機(jī)械設(shè)備之間出現(xiàn)機(jī)械磨損。齒輪處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，一直是機(jī)械設(shè)備發(fā)生咬合，因此一旦潤(rùn)滑油油質(zhì)不好或者潤(rùn)滑油潤(rùn)滑效果下滑必然會(huì)導(dǎo)致齒輪出現(xiàn)磨損。一旦出現(xiàn)潤(rùn)滑油缺失，長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械磨損必然導(dǎo)致齒輪的溫度上升，很容易導(dǎo)致齒輪表面發(fā)生擦傷，產(chǎn)生剪應(yīng)力，甚至出現(xiàn)齒輪碎裂，從而引起采煤機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障。

（2）軸承故障。采煤機(jī)的軸承出現(xiàn)故障主要存在兩種形式：噪聲和溫度過(guò)高。如果采煤機(jī)在工作時(shí)軸承發(fā)出異響，可以初步確定采煤機(jī)的軸承出現(xiàn)了故障。此時(shí)應(yīng)該立即停止采煤機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，及時(shí)修復(fù)軸承，保證采煤機(jī)安全運(yùn)行。如果采煤機(jī)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，潤(rùn)滑效果必然降低，必然引起軸承的機(jī)械摩擦，從而會(huì)產(chǎn)生一定的噪音。如果采煤機(jī)的軸承驅(qū)動(dòng)負(fù)載過(guò)大，很可能引起采煤機(jī)的溫度過(guò)高，由于熱障冷縮作用導(dǎo)致軸承出現(xiàn)故障。

2.3 采煤機(jī)液壓裝置故障機(jī)理分析研究

（1）過(guò)濾器堵塞，液壓系統(tǒng)泄漏。過(guò)濾器堵塞是采煤機(jī)的液壓裝置的常見(jiàn)故障。液壓油混入機(jī)械雜質(zhì)后，非常容易導(dǎo)致過(guò)濾器堵塞。因此，采煤機(jī)在使用時(shí)應(yīng)該經(jīng)常對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行清理。一旦機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入過(guò)濾器后，機(jī)械雜質(zhì)將進(jìn)入液壓系統(tǒng)，使有些液壓元件受到損害，從而導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏。為了避免這一情況的發(fā)生，應(yīng)該定期對(duì)其進(jìn)行檢查。

（2）低壓表的壓力不下降。低壓表的壓力無(wú)法下降大多數(shù)是由于液壓制動(dòng)回路的剎車(chē)閥失靈或者是主回路油液里面污染物使閥芯蹩卡，造成制動(dòng)閘油路不通，壓力油無(wú)法進(jìn)入制動(dòng)閘，從而使其處于制動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)可能產(chǎn)生不正常的聲響。這種情況的處理方法是修理或更換剎車(chē)閥。

3 采煤機(jī)常見(jiàn)故障的診斷方法與應(yīng)用

3.1 溫度監(jiān)測(cè)法

溫度監(jiān)測(cè)法是采煤機(jī)故障分析與診斷的常用方法。當(dāng)采煤機(jī)處于高度運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，許多部件如果出現(xiàn)故障，常常會(huì)伴有摩擦現(xiàn)象，摩擦作用會(huì)導(dǎo)致其溫度會(huì)升高，溫度傳感器會(huì)通過(guò)對(duì)部件溫度的監(jiān)測(cè)診斷其是否處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

在采煤機(jī)工作時(shí)，如果裝置或者部件的受力不均勻常常會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)摩擦現(xiàn)象。例如常見(jiàn)的有：截割系統(tǒng)的齒輪，一旦因?yàn)槭芰Σ灰?guī)則常常會(huì)導(dǎo)致齒輪磨損，或者軸承斷裂。機(jī)械設(shè)備相互之間的摩擦作用會(huì)使其溫度迅速升高，溫度傳感器通過(guò)對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)通常都能夠有效地診斷到系統(tǒng)的故障。

采煤機(jī)滾筒中的軸承如果出現(xiàn)故障，在摩擦作用下，采煤機(jī)內(nèi)部的氣缸溫度會(huì)急劇升高，傳感器的靈敏感應(yīng)會(huì)馬上觸發(fā)并報(bào)警。這種溫度監(jiān)測(cè)法對(duì)于采煤機(jī)故障的診斷和分析是否有效。工作人員可以根據(jù)溫度過(guò)高出現(xiàn)的位置，迅速對(duì)故障進(jìn)行定位。

3.2 振動(dòng)診斷法

采煤機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，在機(jī)械設(shè)備的作用下常常會(huì)產(chǎn)生一定幅度的振動(dòng)，并且其振動(dòng)的頻率也比較固定。因此，可以通過(guò)診斷裝置的振動(dòng)幅度和振動(dòng)頻率診斷其是否出現(xiàn)故障。故障的診斷人員通常會(huì)根據(jù)各種不同類(lèi)型的故障現(xiàn)象以及對(duì)應(yīng)故障的振動(dòng)幅度和頻率建立了映射表。當(dāng)出現(xiàn)相應(yīng)幅度的振動(dòng)或者相應(yīng)頻率時(shí)會(huì)根據(jù)映射表，幫助其對(duì)故障進(jìn)行迅速定位。

目前，最常用的振動(dòng)診斷法是可知振動(dòng)診斷。該方法是基于采煤機(jī)的振動(dòng)信號(hào)對(duì)其進(jìn)行故障診斷。該方法的診斷流程：①對(duì)齒輪振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行收集；②調(diào)理電路處理，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，獲取幅值、頻率等特值；③設(shè)定故障閾值，觸發(fā)可以發(fā)出故障警報(bào)。

3.3 鐵譜分析法

鐵譜分析法是針對(duì)故障發(fā)生的原因進(jìn)行分析，采煤機(jī)在煤礦中的經(jīng)常處于高度的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，機(jī)械設(shè)備的日常磨損較為嚴(yán)重，許多設(shè)備的故障通常都是由于機(jī)械磨損導(dǎo)致的。因此，通過(guò)采集機(jī)械部件的碎片，可以分析出機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)，這就是鐵譜分析法。

鐵譜分析法需要借助高磁場(chǎng)，然后再利用重力場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用，對(duì)機(jī)械設(shè)備的碎屑進(jìn)行分離，然后將其進(jìn)行制作成譜片，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)分析。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文重點(diǎn)對(duì)綜采工作面采煤機(jī)進(jìn)行了故障診斷分析，重點(diǎn)分析溫度監(jiān)測(cè)法、振動(dòng)診斷法、和鐵譜分析法等3 種方法在故障診斷的應(yīng)用。為采煤機(jī)的故障診斷提供了借鑒與思考。