煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)分析與研究

劉維福

摘? ?要：隨著現(xiàn)代科技快速的發(fā)展，煤炭的開采技術(shù)大多都是運(yùn)用自動化技術(shù)，要想保障煤炭的產(chǎn)量，首先應(yīng)該保障煤礦機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行，煤礦機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)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(huán)境較為惡劣，所以煤礦機(jī)電設(shè)備的故障發(fā)生次數(shù)較多，為了確保煤礦機(jī)電設(shè)備的性能穩(wěn)定和延長設(shè)備使用期限和壽命，因此就應(yīng)該對煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行不定期的故障檢測，根據(jù)檢測的故障內(nèi)容制定相應(yīng)的解決方法，從而提升設(shè)備的維修效率。我國的機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)研究和推廣應(yīng)用都是發(fā)展較晚的，在許多方面還不夠完善，所以要不斷加強(qiáng)對煤礦機(jī)電故障的診斷技術(shù)和方法。本文主要針對煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：故障診斷技術(shù)? 煤礦? 機(jī)電設(shè)備? 應(yīng)用分析

1? 機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)概述

機(jī)電設(shè)備故障診斷的發(fā)展原因主要來自于設(shè)備的集成化和自動化，主要作用是起著發(fā)揮預(yù)防事故、保障設(shè)備安全和人身安全以及推動維修制度改革、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的作用。診斷的過程通常是經(jīng)過對信息的采集、分析和處理來對機(jī)電設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行判斷是否正常，是對故障發(fā)生的部位、故障的程度和故障的性質(zhì)來進(jìn)行分析。機(jī)電故障診斷技術(shù)方法也是多種多樣的，每一種技術(shù)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(chǎn)的情況下對設(shè)備進(jìn)行故障的診斷，通過正確使用儀器和儀表數(shù)據(jù)對機(jī)電運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行評估和分析，再通過采取保護(hù)措施來對機(jī)電的故障進(jìn)行早期檢查。這種現(xiàn)代故障診斷技術(shù)是融合了信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線網(wǎng)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的診斷技術(shù)。

在我國現(xiàn)階段的機(jī)電設(shè)備故障診斷中，多數(shù)診斷技術(shù)仍然是根據(jù)傳統(tǒng)的診斷方法，機(jī)電的故障不會只是單獨(dú)的零件出現(xiàn)故障，只要其中的一個小零件出現(xiàn)故障后，就有可能引發(fā)一系列的問題發(fā)生，也就是俗話說的牽一發(fā)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(jīng)驗和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，隨著我國的高科技技術(shù)的不斷發(fā)展，對于機(jī)電的故障診斷技術(shù)也會不斷地完善和發(fā)展。

2? 煤礦機(jī)電設(shè)備常見故障及故障原因分析

2.1 機(jī)電設(shè)備中常見的故障類型

在煤礦的機(jī)電設(shè)備使用中，設(shè)備組件的老化與員工的使用和操作不正確都有可能會導(dǎo)致機(jī)電出現(xiàn)故障。如果機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行的過程中內(nèi)部或者外部的部件出現(xiàn)開裂、燒蝕、變形、點蝕以及斷裂的情況就是說明該機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)了損壞型的故障;如果機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行的過程中零件出現(xiàn)老化或者變形和異常磨損的情況，那么該設(shè)備就是出現(xiàn)了退化型的故障;機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行的過程中如果出現(xiàn)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(jī)電設(shè)備在運(yùn)行是一些零部件脫落或者松動，那么就是出現(xiàn)了松脫型的故障;若是在運(yùn)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(chǎn)造成影響，還在一定的程度上縮短機(jī)電設(shè)備的使用壽命[1]。

2.2 機(jī)電設(shè)備中故障出現(xiàn)的原因

機(jī)電設(shè)備屬于自動化的設(shè)備，其故障發(fā)生的原因也是多種多樣的，其主要的原因通常是由于機(jī)電設(shè)備的超負(fù)荷運(yùn)行、耗損嚴(yán)重以及更新?lián)Q代較慢造成的，在煤礦產(chǎn)業(yè)中的機(jī)電設(shè)備，通常在出廠之前都會將相關(guān)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，由于煤礦的生產(chǎn)工作是極為繁重的，所以對機(jī)電設(shè)備的過長時間使用就會造成機(jī)電設(shè)備的超負(fù)荷運(yùn)行，從而使原本設(shè)定的參數(shù)值發(fā)生變化，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備真正的輸出功率參數(shù)大于機(jī)電設(shè)備自身的極限水平，這時機(jī)電的性能就會發(fā)生變化，最終導(dǎo)致故障的發(fā)生[2]。

如果煤礦機(jī)電設(shè)備的使用時間過長，機(jī)電設(shè)備發(fā)生老化，就會無法承受在煤礦行業(yè)中的繁重業(yè)務(wù)，機(jī)電設(shè)備的老化會造成其在使用的過程中，出現(xiàn)零件磨損或松動的情況，這種情況會嚴(yán)重影響機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行，而如果機(jī)電設(shè)備中出現(xiàn)的磨損情況不及時的處理，就會使各零部件之間的正?？障蹲兇?，久而久之，會使機(jī)電設(shè)備的故障率越來越大，降低機(jī)電設(shè)備的綜合工作能力，而這種摩擦的不斷加強(qiáng)使其所產(chǎn)生的熱量也逐漸加強(qiáng)，從而會加強(qiáng)機(jī)電的損耗。

3? 煤礦機(jī)電設(shè)備故障分析步驟

3.1 現(xiàn)場排查階段

在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的情況下，對其進(jìn)行收集故障出現(xiàn)的數(shù)據(jù)和出現(xiàn)問題時機(jī)電的具體反應(yīng)，可以通過攝影或拍照記錄;對反映故障問題的周圍環(huán)境和故障的部位進(jìn)行拍照，也可以查閱機(jī)電設(shè)備的原始設(shè)計的圖紙和設(shè)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(jī)電設(shè)備的故障進(jìn)行整體的排查和判斷[3]。

3.2 確定故障原因階段

對于設(shè)備故障的確定原因主要是通過檢查設(shè)備故障零部件的損壞程度和能否繼續(xù)運(yùn)行和該故障的受力進(jìn)行分析，可以通過查看相應(yīng)的技術(shù)手冊來提供相應(yīng)的性能指標(biāo)和工藝參數(shù)再對其進(jìn)行計算，通過計算得出該故障的承受度、疲乏度等相應(yīng)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后再得出機(jī)電設(shè)備故障的原因。

3.3 分析得出結(jié)論階段

在對煤礦機(jī)電故障分析工作結(jié)束時，要對該整個故障分析的流程所掌握的資料先進(jìn)行系統(tǒng)的分析，再對資料進(jìn)行詳細(xì)的分析和歸納，最后再對其進(jìn)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(jié)論，通過該結(jié)論制定相應(yīng)的建議報告。

4? 煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷技術(shù)

4.1 故障記錄診斷技術(shù)

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

4.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)

隨著高新技術(shù)的發(fā)展，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識別在設(shè)備的故障診斷上得以廣泛地應(yīng)用，而機(jī)電設(shè)備或者系統(tǒng)的故障診斷實質(zhì)是一個模式識別的過程，是把經(jīng)過處理之后的信息數(shù)據(jù)的有效特征作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出層，再利用相關(guān)的軟件進(jìn)行處理，便可得到不同的模式輸出，進(jìn)而在對設(shè)備進(jìn)行故障的辨別。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)全連接，而每層神經(jīng)元之間沒有連接，網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)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(jīng)隱層加權(quán)處理傳向輸出層，在經(jīng)過功能函數(shù)運(yùn)算后得到輸出值與期望值進(jìn)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(quán)重系數(shù)來減小誤差。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在對設(shè)備的故障進(jìn)行診斷時，包括信號采集、特征提取、狀態(tài)識別以及故障分析和決策干預(yù)等五個基本的環(huán)節(jié)。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，振動信號的采集是關(guān)鍵，也是對故障診斷的一個重要標(biāo)準(zhǔn)，而保證信號采集的標(biāo)準(zhǔn)性、實時性和合理性是正確實現(xiàn)故障診斷的前提。

4.3 智能化診斷檢測技術(shù)

智能化診斷技術(shù)與其它的診斷技術(shù)相比，具有診斷檢測性準(zhǔn)確的特點，智能化診斷檢測技術(shù)主要就是通過模擬人腦運(yùn)動的過程，來對機(jī)電設(shè)備收集故障的信息，再利用模擬專家診斷系統(tǒng)對故障進(jìn)行逐一確定?，F(xiàn)階段，我國對智能化診斷技術(shù)的廣泛運(yùn)用主要體現(xiàn)在對煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷當(dāng)中，在其他方面也具備很大的發(fā)展?jié)摿?，在對機(jī)電設(shè)備故障診斷中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)的作用是非常重要的，這種智能化的診斷檢測技術(shù)與傳統(tǒng)的故障診斷相比，可以有效地對機(jī)械運(yùn)行過程中故障的出現(xiàn)進(jìn)行檢查，該系統(tǒng)通過模擬人類的思維方式，將許多專家對煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)驗進(jìn)行了吸收，通過對故障進(jìn)行研究和分析之后，來獲得準(zhǔn)確的診斷結(jié)果，智能化診斷技術(shù)對人類的經(jīng)驗進(jìn)行了總結(jié)，是在邏輯運(yùn)損和邏輯數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行計算，能夠很好地模擬專家的診斷方法和判斷經(jīng)驗，從而做到對機(jī)電設(shè)備正確的診斷和研究。

4.4 儀器診斷技術(shù)

儀器診斷技術(shù)是通過匹配相應(yīng)的儀器來對煤礦機(jī)電設(shè)備的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，通過收集計算機(jī)設(shè)備的信息速度、溫度和其他信息等，然后再利用顯像設(shè)備顯示煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行信息。儀器診斷技術(shù)是一種非接觸式的機(jī)器設(shè)備，具有功能齊全、攜帶方便等技術(shù)優(yōu)點，另外，儀器診斷技術(shù)也是一種智能化的技術(shù)，且具有全面型和通用性等特征，這種診斷技術(shù)的應(yīng)用也是十分的普遍。

4.5 溫度和壓力診斷檢測技術(shù)

在對煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行維護(hù)中，使用溫度和壓力診斷檢測技術(shù)也可以快速地對故障進(jìn)行檢測，溫度和壓力診斷檢測技術(shù)在機(jī)電設(shè)備的故障檢測起著重要的作用，因為該技術(shù)具有靈敏度高且準(zhǔn)確性高的特點，所以被廣泛的應(yīng)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(shù)據(jù)并且進(jìn)行預(yù)測。在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的期間，利用溫度和壓力診斷檢測技術(shù)積極地收集和分析相關(guān)的數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步地對未能識別的故障進(jìn)行處理。

4.6 超聲波無損檢測技術(shù)

超聲波無損檢測技術(shù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種故障診斷檢測技術(shù)，超聲波無損檢測技術(shù)也屬于先進(jìn)檢測技術(shù)的一種，這種檢測技術(shù)的過程就是先通過利用檢測對象內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷所引發(fā)的光、電、熱和磁的反應(yīng)，再對部件的內(nèi)部和外部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，這種檢測方法非常靈敏，有著較強(qiáng)的穿透能力，也能夠?qū)γ旱V機(jī)電設(shè)備部件的重大損壞進(jìn)行檢測，并且也能夠評估機(jī)電部件的壽命以及損壞的程度。

4.7 紅外熱成像技術(shù)

在日常生活中，許多的物體都能發(fā)射紅外線，但是在煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行中，紅外熱成像技術(shù)是對儀器的內(nèi)部和外部溫度進(jìn)行檢測的一種技術(shù)，紅外熱成像技術(shù)可以有效地對煤礦機(jī)電設(shè)備的故障進(jìn)行診斷，可以監(jiān)測設(shè)備表面發(fā)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(guān)的設(shè)備進(jìn)行故障的診斷，同時，紅外熱成像技術(shù)可以解決傳統(tǒng)設(shè)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(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號的一種有效診斷技術(shù)。

4.8 油鐵擠壓光譜分析

不論是哪一種機(jī)電設(shè)備，在其運(yùn)行的過程中，難免都會發(fā)生設(shè)備接觸而導(dǎo)致金屬材料的相互摩擦，這種摩擦很有可能會導(dǎo)致磨損處粉塵的下落，從而會影響到潤滑劑的使用質(zhì)量。在煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)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(jìn)行預(yù)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(qiáng)磁力來對設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，通過這種方法可以預(yù)測煤礦機(jī)電設(shè)備的磨損位置和程度，進(jìn)而保障機(jī)電設(shè)備的正常使用和持續(xù)運(yùn)行[5]。

5? 故障診斷技術(shù)的強(qiáng)化措施

5.1 事后維修

事后維修是指在機(jī)電設(shè)備故障出現(xiàn)之后進(jìn)行的維修，事后維修時，機(jī)電設(shè)備通常都是停止工作的，如果不能及時地對故障進(jìn)行維護(hù)，就會影響煤礦的生產(chǎn)效率，雖然這種方法不具有一定的優(yōu)勢，但是對于結(jié)構(gòu)簡單的設(shè)備來說通過對損壞部件進(jìn)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(jī)電設(shè)備的運(yùn)行部件進(jìn)行常規(guī)的檢查和分析，所以具有一定的預(yù)測性。目前，隨著我國的快速發(fā)展，人們對煤炭的需求也在日益的增加，所以導(dǎo)致煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行會出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行的情況，這種情況會加速設(shè)備出現(xiàn)故障的概率，因此，要對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行及時的維修，這種定期維修可以減少出現(xiàn)故障的概率從而提高煤礦的生產(chǎn)效率，并且在一定程度上還可節(jié)省維修的費(fèi)用[6]。

5.3 在線維修

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，在煤礦的機(jī)電設(shè)備的維修工作中，也應(yīng)該不斷提升對其的診斷和維修技術(shù)，而在線診斷技術(shù)就是一種可以對故障進(jìn)行快速處理的方法，不但可以為專業(yè)的維護(hù)人員提供相應(yīng)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，使專業(yè)人員可以快速地獲得設(shè)備的運(yùn)行信息來對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行及時的維護(hù)，同時，還可以提高機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率和促進(jìn)設(shè)備的長期使用。

5.4 改進(jìn)維修方法

想要提升機(jī)電設(shè)備的使用壽命就應(yīng)該通過不斷改進(jìn)機(jī)電維修的方法來消除機(jī)電的故障，從而提升機(jī)電的使用故障，通過改進(jìn)對機(jī)電設(shè)備的維修方法還可以避免機(jī)電同類事故出現(xiàn)的概率，消除機(jī)電設(shè)備的缺陷之處，從而確保機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

6? 結(jié)語

在煤礦行業(yè)中對機(jī)電設(shè)備的運(yùn)用是極多的，所以機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行對于煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的影響，因此，要加強(qiáng)對機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究和使用，根據(jù)合適的故障診斷技術(shù)來保障煤礦機(jī)電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

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