故障診斷技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用分析

馬海林

摘 要：煤炭是我國(guó)的主要能源，機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行對(duì)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(jī)電設(shè)備發(fā)生故障的次數(shù)比較多，所以機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)對(duì)煤礦機(jī)電的正常運(yùn)行至關(guān)重要。因此，本文主要分析煤礦機(jī)電設(shè)備的特點(diǎn)，探究了故障診斷技術(shù)在機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：故障診斷;煤礦;機(jī)電設(shè)備

中圖分類號(hào)：TD407;TD607 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(huì)經(jīng)濟(jì)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(diǎn)，提高采礦效率的最佳途徑是增加采礦設(shè)備，改進(jìn)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(huì)增加機(jī)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(yùn)行，人們必須正確應(yīng)用故障診斷技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的診斷。

1 機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)概述

機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)本質(zhì)上是保證機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要措施，其在不影響礦井正常生產(chǎn)的情況下對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷，正確使用儀器和儀表數(shù)據(jù)，然后評(píng)估、分析設(shè)備和組件參數(shù)的運(yùn)行狀態(tài)，通過保護(hù)措施進(jìn)行早期故障檢測(cè)，這是機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備常見故障

2.1 組件老化

機(jī)電設(shè)備在長(zhǎng)期使用中會(huì)出現(xiàn)設(shè)備構(gòu)件老化和磨損問題（小齒輪往往會(huì)長(zhǎng)時(shí)間磨損）。另外，設(shè)備操作人員操作不正確，會(huì)導(dǎo)致機(jī)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(jī)電設(shè)備的過程中，由于機(jī)械振動(dòng)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(jī)電設(shè)備長(zhǎng)期應(yīng)用于潮濕的惡劣環(huán)境中，不僅會(huì)導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備的異常磨損，還會(huì)縮短機(jī)電設(shè)備的使用壽命。

3 煤礦機(jī)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(jī)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(cè)周圍部件的故障，確定故障的范圍和因素，然后進(jìn)行測(cè)試。故障問題解決后，人們要對(duì)故障進(jìn)行記錄和比較，以便快速識(shí)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(xué)技術(shù)水平和信息化水平的提高，國(guó)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(shí)也被廣泛應(yīng)用于煤礦機(jī)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(diǎn)是人性化，具有先進(jìn)性。在發(fā)生故障時(shí)，煤礦機(jī)電設(shè)備優(yōu)先處理復(fù)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(duì)這些關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)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(yīng)用在機(jī)電煤礦裝置故障診斷中，該技術(shù)在機(jī)電煤礦設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，并指導(dǎo)研究人員進(jìn)行更深一步的研究和分析。

3.3 智能化診斷檢測(cè)技術(shù)

與其他診斷技術(shù)相比，智能診斷檢測(cè)技術(shù)主要模擬人腦運(yùn)動(dòng)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(guó)，智能診斷技術(shù)也廣泛應(yīng)用于煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷中，未來具有很大的發(fā)展?jié)摿?。其中，神?jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)對(duì)煤礦機(jī)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(cè)技術(shù)可以有效地診斷設(shè)備運(yùn)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(jī)電設(shè)備運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，然后對(duì)故障進(jìn)行研究和分析，判斷并分析一些故障信息，以獲得最準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。智能診斷檢測(cè)技術(shù)總結(jié)了人類的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，在邏輯數(shù)據(jù)和邏輯運(yùn)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，很好地模擬了專家診斷方法和判斷試驗(yàn)，對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)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(yīng)的儀器來收集煤礦機(jī)電設(shè)備的信息和數(shù)據(jù)，例如，在計(jì)算機(jī)上收集和計(jì)算機(jī)電設(shè)備運(yùn)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(jī)電設(shè)備運(yùn)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(diǎn)，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(cè)技術(shù)

溫度和壓力診斷技術(shù)在維護(hù)機(jī)電煤礦設(shè)備中起著非常重要的作用，具有準(zhǔn)確性高、靈敏度高的特點(diǎn)，可以應(yīng)用在傳感器中，有效地收集、判斷和分析數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)測(cè)。煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行期間，人們要積極收集和分析相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步處理未能識(shí)別的故障。

3.6 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)屬于先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一種不損壞測(cè)試對(duì)象或不破壞測(cè)試對(duì)象內(nèi)部結(jié)構(gòu)的檢測(cè)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(yīng)，對(duì)部件內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。超聲波無(wú)損檢測(cè)設(shè)備非常靈敏，具有很強(qiáng)的穿透能力，可以檢測(cè)煤礦機(jī)械電氣設(shè)備部件的重大損壞，同時(shí)對(duì)部件的壽命和損壞程度進(jìn)行評(píng)估。

3.7 紅外熱成像技術(shù)

在自然界中，許多物體會(huì)發(fā)射紅外線。煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)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(cè)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(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)。在煤礦設(shè)備的運(yùn)行中，紅外熱像儀用于監(jiān)測(cè)設(shè)備表面發(fā)出的紅外熱能，可以實(shí)時(shí)生成熱圖像并測(cè)量圖像中的異常溫度點(diǎn)和溫度，還可以對(duì)相關(guān)設(shè)備的故障進(jìn)行診斷。此外，在使用紅外熱成像技術(shù)時(shí)，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(jī)電設(shè)備運(yùn)行的過程中，設(shè)備相互接觸會(huì)導(dǎo)致金屬材料相互摩擦，出現(xiàn)磨損粉塵下落現(xiàn)象，影響潤(rùn)滑劑的質(zhì)量。針對(duì)這一現(xiàn)象，人們可以用鐵譜分析法分析潤(rùn)滑油中的碎屑，該方法還可以通過強(qiáng)磁力分析設(shè)備的運(yùn)行狀況。此外，鐵譜分析可用于預(yù)測(cè)煤礦機(jī)電磨損程度和位置，從而保證機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行。

4 故障診斷技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

4.1 對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初步診斷

如果礦山機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生故障，診斷人員需要到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)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(duì)相關(guān)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查，如溫度監(jiān)測(cè)、紅外熱成像設(shè)備和超聲波檢測(cè)，使用相應(yīng)的設(shè)備檢測(cè)并記錄機(jī)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(jì)算機(jī)診斷設(shè)備進(jìn)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(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

高壓異步電動(dòng)機(jī)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(yùn)行期間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)機(jī)械部件損壞的情況，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)老化問題，嚴(yán)重影響采礦，所以高壓異步電動(dòng)機(jī)的故障監(jiān)測(cè)非常重要。對(duì)于高壓異步電動(dòng)機(jī)來說，部位放電檢測(cè)是最常用的診斷技術(shù)，主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，線接頭就會(huì)出現(xiàn)放電，接頭放電也會(huì)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(yù)測(cè)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(yīng)用

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

4.4 故障診斷技術(shù)在提升機(jī)故障診斷中的應(yīng)用

在礦山生產(chǎn)過程中，提升機(jī)是一種重要的輔助設(shè)備，提升機(jī)故障的診斷可以防止意外停機(jī)，同時(shí)不會(huì)影響煤礦的正常生產(chǎn)。故障診斷技術(shù)可實(shí)時(shí)對(duì)提升機(jī)的常規(guī)操作進(jìn)行診斷，以確保提升機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。其間可以使用紅外攝像機(jī)觀察提升裝置的運(yùn)行情況，使用非接觸式在線檢測(cè)方法檢測(cè)設(shè)備的信號(hào)變化，實(shí)時(shí)觀察鋼絲繩運(yùn)行情況。在正常情況下，應(yīng)連續(xù)檢測(cè)起重設(shè)備的信號(hào)，一般檢測(cè)持續(xù)時(shí)間為2～3d，并在不同的運(yùn)行速度下檢測(cè)報(bào)警信號(hào)。紅外檢測(cè)技術(shù)利用紅外線檢測(cè)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(qiáng)化措施

在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的過程中，人們可以采取以下措施，提高礦山機(jī)電設(shè)備的維護(hù)效率。機(jī)電設(shè)備維修期間，人們要根據(jù)地下工作環(huán)境的特點(diǎn)，對(duì)機(jī)電裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能和工作狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，提高機(jī)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(hù)后故障修復(fù)，是指在機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障后進(jìn)行維修。事后維修一般是指機(jī)電部件無(wú)法工作，不能及時(shí)對(duì)部件進(jìn)行維護(hù)，會(huì)影響正常生產(chǎn)。一般情況下，人們會(huì)用新部件更換有缺陷的部件，以加快機(jī)電設(shè)備維護(hù)速度。盡管如此，部件質(zhì)量問題會(huì)進(jìn)一步增加電機(jī)設(shè)備故障次數(shù)，通常，此方法適用于結(jié)構(gòu)不是很復(fù)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(yù)測(cè)性，其主要對(duì)機(jī)電設(shè)備部件進(jìn)行常規(guī)分析和檢查。當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，煤炭需求增長(zhǎng)，機(jī)械設(shè)備負(fù)荷不斷增加，機(jī)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(jī)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(jìn)機(jī)，不僅可以識(shí)別部件磨損情況，還可以避免部件故障影響掘進(jìn)效率。

5.3 在線維修

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦機(jī)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(yīng)用，不僅提高了機(jī)電設(shè)備的使用壽命和運(yùn)行效率，也為維護(hù)人員提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，以便快速處理故障。例如，電子探測(cè)器用于機(jī)電設(shè)備的報(bào)警控制，可以使維護(hù)人員快速獲得設(shè)備運(yùn)行信息，及時(shí)維護(hù)機(jī)電設(shè)備。

5.4 改進(jìn)維修方法

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

6 結(jié)語(yǔ)

煤礦企業(yè)需要大量使用機(jī)電設(shè)備，機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行與否直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但是，煤礦機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)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(shí)際情況選擇合適的故障診斷技術(shù)，確保煤礦機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行。

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