故障診斷技術在煤礦機械設備中的應用

閆振

(山西天地煤機裝備有限公司，山西 太原 719319)

0 引言

在我國經濟水平快速發(fā)展的驅動下，各行各業(yè)生產規(guī)模都在不斷擴大。煤炭行業(yè)也不例外。煤礦開采工作較為復雜，需要借助大型機械設備來完成各個高難度的工作環(huán)節(jié)。但在實際的開采工作中因為工程的特殊性，煤礦機械設備常常出現(xiàn)故障，一方面耽誤開采工作的正常進行，不能按時完成開采目標；另一方面，機械設備出現(xiàn)故障對操作人員的生命安全也會產生威脅。因此，利用高效先進的故障診斷技術對機械設備進行維護和保養(yǎng)，保證設備的穩(wěn)定運行，對提高設備的工作效率和煤礦企業(yè)實現(xiàn)經濟效益都具有重要的意義。

1 概述故障診斷技術

故障診斷在行業(yè)應用中又稱“故障檢測”或者“故障隔離”。故障診斷之所以有隔離和檢測的稱號，是因為在對設備進行檢查過程中，利用感應設備對故障點進行準確定位，繼而進行及時地故障處理。如果故障點問題較大，需要對設備進行更換的情況下，首先要采取隔離措施對故障點進行處理[1]。利用科學的檢測方法和先進的檢測技術對設備整體進行系統(tǒng)地故障診斷，可以快速有效地找到問題故障點，便于技術人員及時采取有效的解決措施對故障進行安全排除。

2 煤礦機械設備的工作特點及故障診斷應用的必要性

(1)煤礦機械設備的工作特點。煤礦開采工作一般情況下都是在礦井中開展。礦井開采環(huán)境較小，且通透性能差，沒有足夠的氧氣供給工人，并且礦井中的開采地勢復雜，機器設施長時間在此環(huán)境下工作，很容易出現(xiàn)機械故障。高負荷、工作時長，使機器的磨損情況嚴重化，也給煤礦工作者安全產生帶來了威脅，因此相關技術人員應對機器設施故障問題及時檢測，并予以進行修復。

(2)故障診斷技術在煤礦機械設備中應用的必要性。煤礦開采使用機器設備工作時，由于礦井環(huán)境的特殊，而且受開采難度大、空間小等因素影響，大大增加了機器設施出現(xiàn)故障的概率。如果不能及時發(fā)現(xiàn)機器設施出現(xiàn)的故障并解決，極有可能會影響工作人員的生命健康和安全。因此，相關工作人員應不定期地對設施進行檢測及維護，及時掌握設備的運行情況，預防故障的出現(xiàn)，降低故障發(fā)生的可能性，確保機器安全運行，從而保障施工人員的人身安全。此外，我國對于煤炭的需求量持續(xù)加大，也加重了機器自身工作的極限，使其超負荷工作。機器設施長時間超負荷工作，加大了故障出現(xiàn)的概率，使人員的安全問題得不到保障。所以，要積極引進先進的診斷技術，對機器設施的使用情況進行及時檢測，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決，才能保障工程的順利進行[2]。

3 使用的過程中煤礦機械設備易出現(xiàn)的故障

(1)異常磨損。機器在工作時，如果不重視周圍環(huán)境對機械設備的影響，使機器在潮濕或有腐蝕性的環(huán)境中工作，會導致機器設施出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。設備在這樣的環(huán)境中工作，極易與周圍環(huán)境發(fā)生化學反應出現(xiàn)銹蝕等現(xiàn)象，導致機器部件的異常磨損，機械設施極有可能出現(xiàn)故障問題。因此，相關技術人員在工作時不僅要觀察機器的運作情況，還應觀察其工作環(huán)境的情況，及時發(fā)現(xiàn)其存在的問題并采取相應的解決措施，進而延長機器的使用年限，提高機器的工作效率。

(2)零部件磨損。機械設備在礦井中工作，難以避免出現(xiàn)磨損的現(xiàn)象，并且在使用時，如果工作人員操作不當，或者機械部位放置位置不對，也會對設施的零件造成損害，無法保證機械設備正常運行。設備在正常工作時產生的機械振動也會對部件造成磨損，使機器出現(xiàn)工作異常的現(xiàn)象，進而影響礦下開采工作有序進行。

(3)組件老化。煤礦開采過程中使用的機器設施大多都是大型設施。設備投入工作后，短時間內不會對機器進行更新，但設備的零部件如果不及時更換，就會使組件老化，降低設備的工作效率，并威脅到工作人員的生命安全。此外，機器中部分齒輪在使用過程中也會出現(xiàn)消耗過大的問題，更換組件費用較大。有些企業(yè)為減少運行費用沒有及時對已出現(xiàn)問題的部件進行更換，而導致機器出現(xiàn)故障。

4 故障診斷技術介紹

(1)紅外熱成像檢測。工作人員在進行煤炭開采，由于設備使用時間過長，導致設備溫度較高，工作人員可以利用紅外線熱成像方法對機械進行溫度檢測。紅外熱像儀的故障診斷技術是較為先進的，與其他檢測方法相比效果良好。紅外熱像儀是根據被檢設施表面的紅外熱能自發(fā)生成實時熱圖像的原理進行檢測，檢測人員可以通過對圖像的分析找出溫度的異常數據，從而找到設備的故障問題。這種診斷技術屬非接觸式技術，與使用溫度傳感器相比，省去了布線的難度，節(jié)省了消耗時間，提高了檢測效率[3]。

(2)超聲波檢測。目前，超聲波技術因其自身的優(yōu)良性能應用已極為廣泛，運用最多的就是煤礦開采工作。由于超聲波無聲檢測技術其檢測時不會對檢測設備造成損害，所以項此技術在煤礦工程之中廣為應用。超聲波技術不僅具有使用靈活、靈敏度高、聲波穿透力較強等特點，還可以通過熱、電、光等反應現(xiàn)象，檢測出設備內外部分的損害情況，可以具體識別判斷機器出現(xiàn)問題的部位；能夠精準地檢測出設備的各項指標數據，判斷設備還可以使用的期限和設備本身的性能，使工作人員可以及時更換設備，保證工程順利進行。

(3)振動檢測。在煤礦開采過程中，使用機械設備時會出現(xiàn)振動情況，表現(xiàn)為有規(guī)律的振動頻率，特征比較明顯。如果工作人員在工作時發(fā)現(xiàn)振動頻率出現(xiàn)異常，就應知道是機器設施出現(xiàn)了問題。這時候相關人員就要利用診斷技術對機器進行檢驗，查看設備的運行情況，找出設備問題所在并及時修復。系統(tǒng)在工作期間，無論是轉子出現(xiàn)問題，還是系統(tǒng)其他設備出現(xiàn)問題，都會導致機械出現(xiàn)振動頻率異?，F(xiàn)象。一般來說，正常的設施運行時，相關的數據特點和各項運作指標都均為正常，而且仔細觀察會發(fā)現(xiàn)這些指標數據具有一定的運行規(guī)律。因此在工作期間，工作人員可以通過振動的頻率判斷設備是否出現(xiàn)了問題，進而對機器采取相應的解決措施。

(4)溫度檢測。溫度檢測主要是對設備的溫度進行測量后與正常數值作對比，比正常值高時，就很可能是設備出現(xiàn)了問題。煤礦開采使用機器設備的振動頻率較為頻繁，部分設施在使用過程中可能會出現(xiàn)高熱能現(xiàn)象。比如一些零件的連接部 位、齒輪之間的咬合部位、運作較為頻繁的部位等，可以利用傳感器技術對這些部位采取溫度檢測措施，當出現(xiàn)溫度較高的情況時，工作人員就需要及時查看設備運行情況，避免出現(xiàn)故障問題。比如軸承在使用過程中會出現(xiàn)摩擦現(xiàn)象，溫度就會隨著摩擦而升高，如果檢測的溫度值偏大，就應及時查看軸承的具體情況并及時做出應對措施。

5 故障診斷技術在煤礦機械設備注重的應用

(1)煤礦挖掘設備。煤礦挖掘機是用于煤礦開采的另外一臺重要設備，對其故障診斷同樣需要高度重視。通常情況下，該機器要比其他機器使用時間更長一些，使用頻率與其他機器相比也較大，這些因素都增大了機器出現(xiàn)問題的概率。因挖掘機工作時對軸承磨損較大，軸輪相互摩擦時也會升高軸承的溫度，所以煤礦挖掘機中最容易出現(xiàn)故障的部位是軸承。因此，煤礦挖掘機設備的檢測方式是使用溫度檢測法對機器進行檢測，根據溫度的檢測結果以及檢測人員的分析結果，掌握機器的使用情況，并對其的工作強度作出判斷。

(2)高壓異步電動機。高壓異步電動機是在煤礦工程中使用到的機器。由于此機器工作時間較長，所以消耗較大，比較容易出現(xiàn)故障問題。因此在使用該機器時，施工人員要利用檢測人員的檢測報告對其故障問題再次進行檢驗，確保此機器故障問題已經得到解決，可以正常運行。此外，檢測過程中主要是利用放電檢測法對機器進行檢測，利用放電現(xiàn)象判斷設備是否存在問題。這種檢測技術可以保證機器可以在安全的時間內進行高效率工作，使煤礦工人施工得到安全保障[4]。

(3)礦井提升機。礦井提升機是煤礦開采過程中施工人員最常使用的機器之一。礦井提升機時如果出現(xiàn)機械故障會影響整個工程的運行情況，所以檢測人員要使用故障診斷技術對該機器進行故障檢測。檢測人員主要是利用紅外熱成像技術對其進行檢測，根據設備的信號對其進行分析。這種方式可以找到故障問題產生的根本原因，并可以提前做好應對措施，確保煤礦工作可以正常進行。

(4)故障現(xiàn)場初步診斷。如果設備在使用時出現(xiàn)意外，技術人員應先對設備進行檢測，做出初步判斷，對其出現(xiàn)的問題有大概的了解。在現(xiàn)場對機器出現(xiàn)的問題進行探查時，首先要觀看相關檢測人員的檢查報告，然后再通過開動機器產生的聲音，以及眼睛注視機器實施過程中零件的運行情況來判斷問題的所在，再根據感官判斷出的問題方向，對故障問題進行進一步檢測分析，并找出相應的解決方法。這種診斷方式可以提高診斷結論的有效性，及時解決故障問題，使設備可以盡快恢復正常使用。

6 結語

通過上文可知，故障診斷技術在煤礦機械設備中的應用具有必要性。針對煤礦機械設備中易出現(xiàn)的問題進行描述，可以將紅外熱成像檢測、超聲波檢測、超聲波檢測、溫度檢測等多種故障診斷技術應用至煤礦挖掘設備、高壓異步電動機、礦井提升機、故障現(xiàn)場初步診斷中，通過故障診斷技術對煤礦機械設備進行維護，可以保證設備的健康運行和煤礦企業(yè)的安全生產。