故障診斷技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備檢修中的應(yīng)用

蔡俊偉

平煤集團(tuán)，河南 鄭州 450000

礦山機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生較重的負(fù)荷，強(qiáng)度也會(huì)增加，在惡劣的環(huán)境下，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)各種故障。因此，企業(yè)有必要加大對(duì)機(jī)電設(shè)備的維修，開展有效的故障診斷。目前，故障診斷技術(shù)較多，如傳感器技術(shù)、液壓技術(shù)、通信技術(shù)等，機(jī)電設(shè)備故障診斷過程中借助這些技術(shù)，能夠保障設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，及時(shí)給出維修的方案，降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。

1 礦山機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障的原因

1.1 超負(fù)荷運(yùn)行

礦山開采的風(fēng)險(xiǎn)較大，機(jī)電設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)下需要做好故障檢修工作，在做好定期的維護(hù)和整理工作后，及時(shí)對(duì)這些機(jī)電設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)。這樣即便設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間負(fù)荷下也不會(huì)發(fā)生較大的安全問題，延長(zhǎng)機(jī)電設(shè)備的使用壽命。如果礦山開采時(shí)或者檢修過程中沒有對(duì)故障進(jìn)行診斷，機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的壓力沒有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)等，會(huì)使機(jī)電設(shè)備承受不住較高的負(fù)荷，產(chǎn)生機(jī)電設(shè)備燒壞或者停止運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。

1.2 零件老化和損耗嚴(yán)重

機(jī)電設(shè)備在的長(zhǎng)時(shí)間的工作中，會(huì)受到內(nèi)部或者外部的壓力，產(chǎn)生磨損或者老化現(xiàn)象。機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的損耗，工作性能逐步降低。例如，有些機(jī)電設(shè)備內(nèi)部的零件在發(fā)生損耗后，其剛性和韌性等逐步降低；零件老化或零件之間的間隙越來越大，其摩擦系數(shù)也會(huì)增加，產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生較大的損耗。

2 礦山機(jī)電設(shè)備檢修中的故障診斷技術(shù)

礦山機(jī)電設(shè)備診斷技術(shù)是一項(xiàng)綜合技術(shù)，包含信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)。這些技術(shù)運(yùn)用能夠?qū)ΦV山機(jī)電設(shè)備中存在的不良故障開展有效的檢測(cè)和監(jiān)督，進(jìn)而降低機(jī)械設(shè)備故障發(fā)生的頻率，減少生產(chǎn)損耗和經(jīng)濟(jì)損失。目前，礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用取得了較好的成效，能夠開展故障判斷和預(yù)測(cè)，第一時(shí)間對(duì)故障原因進(jìn)行判斷，以便相關(guān)人員做好預(yù)估和防護(hù)的準(zhǔn)備。

2.1 結(jié)合在線狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)

大型礦山機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行原理、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在對(duì)其進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)，需要從以下方面入手。第一，大型設(shè)備本身所具有自動(dòng)化控制系統(tǒng)，通過利用計(jì)算機(jī)技術(shù)開展在線監(jiān)測(cè)工作，將系統(tǒng)中檢測(cè)到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中開展集中的處理工作，進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)庫(kù)建立運(yùn)維檔案，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)故障檢測(cè)和分析。第二，借助專門的故障檢測(cè)儀器或故障檢測(cè)設(shè)備等開展現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。例如，傳感裝置的種類較多，這些裝置能夠采集不同工況下的設(shè)備各部位的溫度、壓力、位移等相關(guān)參數(shù)，然后借助自動(dòng)化技術(shù)或者計(jì)算機(jī)技術(shù)等自動(dòng)繪制評(píng)價(jià)設(shè)備、曲線設(shè)備或者一些主要核心的零部件等。

2.2 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型評(píng)估機(jī)電設(shè)備

計(jì)算機(jī)技術(shù)具有時(shí)效強(qiáng)、運(yùn)行快等特征，在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型時(shí)，會(huì)根據(jù)礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行原理、工藝方法、不同結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的聯(lián)系等構(gòu)建合理的故障分析軟件。該軟件的開發(fā)主要依托計(jì)算機(jī)技術(shù)，并作為礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的基礎(chǔ)，對(duì)設(shè)備檢測(cè)和故障的診斷等提供了重要保障。

第一，數(shù)學(xué)模型能夠?qū)υO(shè)備監(jiān)測(cè)或者運(yùn)維中所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理；數(shù)據(jù)庫(kù)在建立后對(duì)設(shè)備的各個(gè)部件或者零件設(shè)備等進(jìn)行檢測(cè)，如對(duì)設(shè)備剩余壽命、零配件的功能等開展分析和預(yù)測(cè)。

第二，分析不同類型設(shè)備的特征，選擇合理的數(shù)學(xué)分析方法，再構(gòu)建分析模型，利用仿生學(xué)原理的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)或者模糊分析的技術(shù)。

第三，進(jìn)行機(jī)電設(shè)備故障診斷時(shí)會(huì)以機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)或評(píng)估結(jié)果等作為主要依據(jù)，從而制訂完善的設(shè)計(jì)維修方案和檢測(cè)技術(shù)方案，提升檢測(cè)效果，再對(duì)當(dāng)前設(shè)備的使用情況進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)而開展后期的設(shè)備維修、升級(jí)、報(bào)廢等工作。

2.3 主觀診斷技術(shù)

主觀診斷技術(shù)主要是技術(shù)人員根據(jù)自身的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障診斷，通過分析故障的區(qū)域、類型、原因等，增強(qiáng)診斷效果。技術(shù)人員借助視覺或者聽覺等進(jìn)行故障診斷，根據(jù)自身的主觀性對(duì)機(jī)電設(shè)備存在的故障等開展有效判斷。因此，操作人員只有不斷強(qiáng)化自身的能力，才能使診斷結(jié)果更加精準(zhǔn)。

2.4 智能化診斷技術(shù)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化診斷技術(shù)得到大力發(fā)展。在進(jìn)行礦山機(jī)電設(shè)備檢測(cè)時(shí)，借助傳感器技術(shù)和人腦模擬技術(shù)，開展智能檢測(cè)和分析，達(dá)到故障診斷的目的。相關(guān)技術(shù)人員能夠快速獲取診斷結(jié)果，根據(jù)最終的數(shù)據(jù)信息以采取故障解決對(duì)策，通過應(yīng)用這些智能化診斷技術(shù)，提前對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備故障特征的數(shù)據(jù)信息庫(kù)做好準(zhǔn)備工作，提供必要的基礎(chǔ)依據(jù)。當(dāng)?shù)V山機(jī)電設(shè)備發(fā)生相應(yīng)的故障時(shí)，技術(shù)人員能夠借助數(shù)據(jù)找出故障發(fā)生的原因，使礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷變得更加精準(zhǔn)和有效。

3 礦山機(jī)電設(shè)備檢測(cè)中故障診斷技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模擬數(shù)學(xué)故障診斷

（1）相關(guān)技術(shù)人員借助礦山采集系統(tǒng)技術(shù)對(duì)具體礦山進(jìn)行測(cè)試和應(yīng)用，能夠達(dá)到事半功倍的效果，尤其是在應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)時(shí)可以準(zhǔn)確分析信息圖形或者相關(guān)數(shù)據(jù)。

（2）在實(shí)踐中應(yīng)用這一技術(shù)能夠通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開展對(duì)礦山開采環(huán)節(jié)的分析和整理，針對(duì)采煤機(jī)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)或者指標(biāo)等找出關(guān)鍵故障部位。例如，針對(duì)采礦矩陣數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)分析，借助數(shù)據(jù)模型分析對(duì)故障提出詳細(xì)的解決方案，需要以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊數(shù)學(xué)因果關(guān)系對(duì)比的數(shù)據(jù)為依據(jù)，預(yù)防采礦施工風(fēng)險(xiǎn)問題并降低風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 儀器診斷技術(shù)和變頻器通信模塊的診斷

在診斷礦山機(jī)電設(shè)備采煤機(jī)故障時(shí)，主要借助采煤機(jī)故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行診斷，這一系統(tǒng)會(huì)根據(jù)變頻器通信模塊獲取更加精準(zhǔn)的采煤機(jī)運(yùn)作參數(shù)，將參數(shù)信號(hào)輸送到模塊的顯示屏幕后，操作人員在該系統(tǒng)中可以直接獲取采煤機(jī)運(yùn)作效率和變頻器電壓、運(yùn)作電流等。另外，變頻器通信模塊具有過載保護(hù)、過流保護(hù)等功能，通過故障診斷模塊探測(cè)采煤機(jī)的故障，在觀看顯示屏幕中的相關(guān)信息后，操作人員能夠了解故障點(diǎn)和故障原因，從而快速解決故障問題。此外，礦山電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行的過程中也經(jīng)常出現(xiàn)故障，如放電故障、定子繞組故障，這些故障在診斷過程中采用相對(duì)應(yīng)的故障檢測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)（如高頻檢測(cè)儀器、電流互感機(jī)等），可以獲取故障參數(shù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，這些檢測(cè)儀器會(huì)顯示電流增大的狀況，以便相關(guān)人員能夠直接了解、判斷故障原因。在對(duì)斷相等故障進(jìn)行診斷時(shí)，可以參考負(fù)序電流、零序電流等，保證電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)檢修技術(shù)

傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)檢修的主要技術(shù)之一，還包括外感應(yīng)技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)。該技術(shù)通過獲取基本參數(shù)信息，與后期數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，則代表機(jī)電設(shè)備存在較大的故障。技術(shù)人員在故障檢測(cè)時(shí)通過對(duì)這些數(shù)據(jù)開展分析，對(duì)其構(gòu)建檢測(cè)專家系統(tǒng)等，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，找出原因，獲取更多可行的解決方案。例如，感知層能夠?qū)C(jī)電設(shè)備中的感知點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，再借助網(wǎng)絡(luò)將其輸送至工作站或者礦井網(wǎng)絡(luò)層，對(duì)比應(yīng)用層參數(shù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控和維修診斷等，為促進(jìn)安全、高效生產(chǎn)提供基礎(chǔ)保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電設(shè)備檢測(cè)時(shí)應(yīng)用故障診斷技術(shù)可以取得良好的效果，要及時(shí)找出故障及其原因，提出解決的對(duì)策，從而促進(jìn)設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。這些故障診斷技術(shù)的應(yīng)用為開展機(jī)電設(shè)備的檢測(cè)工作提供了重要依據(jù)，提高了檢測(cè)工作的效率。因此，礦產(chǎn)開采和管理中需要靈活應(yīng)用這些故障診斷技術(shù)，以滿足現(xiàn)代化、機(jī)械化設(shè)備的使用需求，從而達(dá)到保障相關(guān)人員人身安全，增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。