煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷方法及維修技術(shù)淺探

◎牛中亞

引言

現(xiàn)代化礦井開采過程中需要用到大量的機(jī)電設(shè)備，主要包括通風(fēng)設(shè)備、排水設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備及采煤設(shè)備等。在煤礦生產(chǎn)過程中，機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于高負(fù)荷狀態(tài)，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備會(huì)發(fā)生各種故障。機(jī)電設(shè)備故障會(huì)嚴(yán)重影響到煤礦井下開采的效率和安全性，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的煤礦災(zāi)害事故。為此，在機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障后，必須進(jìn)行快速診斷并消除故障。本文分析了煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷方法，探討了機(jī)電設(shè)備故障維修技術(shù)要點(diǎn)。

一、故障診斷技術(shù)的原理及優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的機(jī)電診斷法都是由人工完成的，它的特點(diǎn)是耗時(shí)費(fèi)力，對(duì)于診斷的結(jié)果也不準(zhǔn)確，而且故障診斷對(duì)于從業(yè)人員的要求比較高，所以對(duì)于故障的診斷來(lái)說，人工診斷的技術(shù)太落后，使其不能快速對(duì)故障做出判斷。因此，對(duì)于故障診斷技術(shù)而言，它已經(jīng)是一種新型的故障診斷技術(shù)，不僅診斷效率高，而且節(jié)省時(shí)間。故障診斷技術(shù)是社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)物，它的發(fā)展是隨著信息化技術(shù)的發(fā)展而來(lái)，它的診斷技術(shù)主要是根據(jù)設(shè)備在運(yùn)行過程中的一些參數(shù)進(jìn)行判斷，它的判斷過程主要是采集信息并且提取，然后識(shí)別，最后根據(jù)這些進(jìn)行判斷。在故障判斷的過程中，機(jī)電設(shè)備上的傳感器采集的信息，則通過溫度、電流、轉(zhuǎn)速等信號(hào)來(lái)傳輸，如果設(shè)備信號(hào)異常，那么需要采集一些有用的信息進(jìn)行判斷。但是，設(shè)備由正常的狀態(tài)到故障的狀態(tài)，則要發(fā)生一些狀態(tài)量的變化。在設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中如果電流增大則表示設(shè)備出現(xiàn)了故障，當(dāng)提取了這些變化特征后，再進(jìn)行判斷，則會(huì)找出故障的原因。

二、煤礦機(jī)電設(shè)備常見的故障類型

（一）供電系統(tǒng)故障

由于煤礦開采是系統(tǒng)化的大規(guī)模開采，開采大部分是在井下進(jìn)行，并且開采的深度會(huì)隨開采需求進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整。而開采深度的調(diào)整主要會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)的壓力和穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)整，供電系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行長(zhǎng)期的轉(zhuǎn)換。同時(shí)隨著礦場(chǎng)的面積擴(kuò)大，更多的機(jī)電設(shè)備會(huì)投入到開采中來(lái)，這就極大的增加了供電系統(tǒng)的負(fù)荷，對(duì)供電設(shè)備造成巨大的壓力。而對(duì)于供電線路來(lái)說，井下環(huán)境比較復(fù)雜，深度越深供電線路也會(huì)越復(fù)雜，所以一旦出現(xiàn)線路故障，排查的難度會(huì)相當(dāng)?shù)拇螅挪檫^程需要耗費(fèi)許多時(shí)間。

（二）排水系統(tǒng)故障

在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程中，排水系統(tǒng)也會(huì)對(duì)煤礦開采工作起重要作用。并且，煤礦開采過程中也需要提高排水工作的效率，這樣也能從另一方面確保煤礦開采工作進(jìn)行的工作環(huán)境。然而，在實(shí)際開采過程中，很多水泵會(huì)因?yàn)槌L(zhǎng)時(shí)間的工作負(fù)荷而影響到工作效率，并且隨著使用年限的增加，相應(yīng)機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障的概率也會(huì)提高，還會(huì)在很大程度上減少排水設(shè)備的使用壽命。當(dāng)排水系統(tǒng)發(fā)生問題時(shí)，也會(huì)嚴(yán)重影響到煤礦開采的工作進(jìn)步，甚至還會(huì)提高開采的成本，影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（三）通風(fēng)故障

通風(fēng)系統(tǒng)在礦井中是非常重要的設(shè)施設(shè)備，它是確保采礦工人能長(zhǎng)期呆在井下進(jìn)行開采的重要設(shè)施。只有通風(fēng)系統(tǒng)能正常運(yùn)行才能保證人員的人身安全。如果通風(fēng)系統(tǒng)在一定程度上出現(xiàn)了故障，但還是有部分的通風(fēng)工作未受到影響，這時(shí)候最嚴(yán)重的可能導(dǎo)致工人無(wú)法呼吸或是吸入有害氣體，危害采礦工人的身體健康。而如果通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，完全的無(wú)法進(jìn)行工作，有可能最終會(huì)引起瓦斯爆炸。

三、機(jī)電設(shè)備故障產(chǎn)生的原因

機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障主要是由于機(jī)械中的部分零件不能完成規(guī)定的功能，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問題，在設(shè)備的壽命年限之內(nèi)，設(shè)備使用的時(shí)間越長(zhǎng)磨損就越嚴(yán)重，而且在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下會(huì)存在超負(fù)荷工作的情況。目前機(jī)電設(shè)備故障出現(xiàn)的原因包括以下三點(diǎn)：第一，零件磨損長(zhǎng)時(shí)間使用后零件的磨損程度和運(yùn)行時(shí)間成正比，時(shí)間運(yùn)行越長(zhǎng)磨損程度就越大，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行到一定階段后，設(shè)備零件就會(huì)存在老化等狀況，從而無(wú)法滿足零件設(shè)計(jì)的功能，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障；其次，故障與維護(hù)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障后，若不能按照程序完全操作，很容易給設(shè)備帶來(lái)更大的傷害，比如出現(xiàn)故障后立馬關(guān)閉設(shè)備很可能導(dǎo)致電流或電壓突變，讓比較脆弱的零件遭到破壞，而不科學(xué)的維護(hù)也會(huì)進(jìn)一步損壞設(shè)備，比如維護(hù)不適當(dāng)、維護(hù)不足、不及時(shí)維護(hù)等；第三，超負(fù)荷工作，部分企業(yè)為了追求經(jīng)濟(jì)效益或其他的因素，讓機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)期超負(fù)荷工作，這會(huì)讓機(jī)械的使用壽命大大縮減，同時(shí)還會(huì)讓設(shè)備在使用期間出現(xiàn)頻繁的故障。

四、機(jī)電設(shè)備維修存在的問題

機(jī)電設(shè)備維修的主要目的是排除機(jī)電設(shè)備發(fā)生的故障。在機(jī)電設(shè)備使用過程中，故障是不可避免的。為了不影響煤礦正常生產(chǎn)，應(yīng)立即采取措施排除故障。然而，在維修機(jī)電設(shè)備故障時(shí)存在許多問題：

1.維修效率較低?，F(xiàn)在煤礦采用的一些機(jī)電設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，維修工程師憑借經(jīng)驗(yàn)來(lái)查找故障需要消耗大量的時(shí)間。

2.維修不徹底。很多情況下，機(jī)電設(shè)備的故障不是單獨(dú)的某個(gè)位置發(fā)生故障，而是其他地方的故障誘發(fā)的，維修時(shí)未能查找到故障的誘因而導(dǎo)致維修不徹底。

3.技術(shù)人員的水平不夠?，F(xiàn)代的礦山機(jī)電設(shè)備內(nèi)部多集成了一些電子元件，而煤礦技術(shù)人員水平有限，在遇到這種故障時(shí)會(huì)素手無(wú)策，只能等廠家來(lái)進(jìn)行維修。

五、煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)

（一）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在故障診斷過程中，建立數(shù)學(xué)模型，找出故障的所在地，進(jìn)行判斷，建立數(shù)學(xué)模型則需要有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，對(duì)其進(jìn)行調(diào)整修改，從而對(duì)設(shè)備的維護(hù)提出意見，這里所說的數(shù)學(xué)模型是不能依據(jù)數(shù)學(xué)概念的，它的要求是在模糊數(shù)學(xué)概念的前提下，結(jié)合設(shè)備的映射關(guān)系建立起來(lái)的。

（二）紅外測(cè)溫法

在此方法的使用中，主要是使用紅外測(cè)溫的儀器根據(jù)機(jī)電設(shè)備的不同位置存在不同溫度以及溫度變化的情況等實(shí)現(xiàn)對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)分析與判斷。紅外測(cè)溫的儀器測(cè)溫原理主要為黑體輻射的定律，即物體溫度越高的話，所發(fā)紅外輻射的能力就越強(qiáng)。若某些故障的部位往往會(huì)體現(xiàn)出溫度升高特征，進(jìn)而提示此位置出現(xiàn)排煙管阻塞、磨損或者接點(diǎn)的燒壞等故障。此方法中，紅外測(cè)溫的儀器發(fā)揮重要的作用，它能夠非接觸性和遠(yuǎn)距離地實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的測(cè)溫目的，還可以結(jié)合信息處理、運(yùn)算和判斷等功能，來(lái)對(duì)機(jī)電設(shè)備工作環(huán)境的周圍溫度和變化狀況如實(shí)反映。此方法在實(shí)踐運(yùn)用中，能夠有效避免戶外監(jiān)測(cè)受天氣因素的影響，提升測(cè)量精確度，且便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存取。

（三）異常振動(dòng)診斷技術(shù)

在機(jī)電設(shè)備工作運(yùn)行時(shí)，往往因?yàn)檗D(zhuǎn)子零部件的缺陷和連接支撐等問題，會(huì)讓機(jī)電設(shè)備發(fā)生異常的振動(dòng)，其實(shí)機(jī)電設(shè)備在正常運(yùn)行過程中勢(shì)必會(huì)發(fā)生一定的振動(dòng)，但是，這種振動(dòng)是按照固定的時(shí)間和頻率有序進(jìn)行的，這些振動(dòng)量的特征數(shù)據(jù)是有一點(diǎn)的范圍和特點(diǎn)的，當(dāng)故障診斷技術(shù)應(yīng)用在機(jī)電設(shè)備中時(shí)，對(duì)于這種振動(dòng)數(shù)據(jù)的采集和分析，一旦發(fā)現(xiàn)其振動(dòng)的特征數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)或沒有遵循正常的規(guī)律性，就可以判定出設(shè)備運(yùn)行的異常情況和潛在的事故隱患，利用這種振動(dòng)診斷技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，就可以達(dá)到監(jiān)測(cè)的目的，監(jiān)測(cè)起來(lái)也相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)便，數(shù)據(jù)及規(guī)律直接用圖表的方式就可以展現(xiàn)出來(lái)，此技術(shù)憑借著直觀的特性被廣泛地應(yīng)用。

（四）數(shù)字模型技術(shù)

故障診斷技術(shù)中，利用數(shù)字模型技術(shù)可以準(zhǔn)確地判斷出故障的準(zhǔn)確位置，所以它對(duì)故障的診斷是非常重要的，針對(duì)設(shè)備的具體的問題，選擇適合設(shè)備具體問題的診斷技術(shù)，對(duì)于這種選擇來(lái)說，可以節(jié)省大量的診斷時(shí)間，其中識(shí)別技術(shù)與信息采集技術(shù)，就是故障診斷技術(shù)的兩個(gè)手段，利用它們對(duì)故障進(jìn)行判斷、維修，從而保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行。數(shù)字模型技術(shù)在故障診斷的過程中有著其他診斷技術(shù)沒有的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗梢愿鶕?jù)設(shè)備溫度以及軸參數(shù)，進(jìn)行故障的準(zhǔn)確判斷。

六、煤礦機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)

（一）重視設(shè)備定期維護(hù)

重視對(duì)機(jī)電設(shè)備的定期養(yǎng)護(hù)，管理者要嚴(yán)格監(jiān)管設(shè)備維修設(shè)備檢測(cè)工作。比如機(jī)電設(shè)備的動(dòng)力主要來(lái)自于當(dāng)?shù)氐墓╇娋W(wǎng)絡(luò)，所以要對(duì)機(jī)電設(shè)備的外接線路進(jìn)行防雷保護(hù)裝置的安裝，確保供電線路的安全性，對(duì)其進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)，同時(shí)還要確保機(jī)電設(shè)備的電壓?jiǎn)栴}，如果電壓不穩(wěn)定，對(duì)于設(shè)備內(nèi)部的零件而言會(huì)造成一種極大的損傷，在不確定的電壓載荷下很容易影響零件等設(shè)備的工作狀態(tài)，所以重視機(jī)電設(shè)備的定期養(yǎng)護(hù)工作非常關(guān)鍵。

（二）設(shè)備故障的預(yù)防對(duì)策

首先，對(duì)機(jī)電設(shè)備的使用方法和最大負(fù)荷能力進(jìn)行了解，制定出完善的使用守則，完善管理制度，對(duì)設(shè)備的使用方法進(jìn)行管理，對(duì)錯(cuò)誤的使用方法進(jìn)行糾正。對(duì)于專業(yè)的設(shè)備應(yīng)該派遣專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)采礦人員進(jìn)行設(shè)備使用知識(shí)的培訓(xùn)，改善工人的使用技巧。在機(jī)械投入使用前進(jìn)行故障測(cè)試，確保沒有任何的機(jī)械故障問題再投入使用，以免在后期時(shí)常出現(xiàn)故障延誤工期。并且在煤礦行業(yè)，機(jī)電設(shè)備的使用都比較頻繁，并且機(jī)械的工作一般時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)機(jī)械的損耗較大，所以在一段時(shí)間后就應(yīng)該對(duì)老舊的機(jī)械進(jìn)行更換，以此來(lái)杜絕故障的發(fā)生。

（三）做好機(jī)電設(shè)備維修計(jì)劃

目前，很多煤礦只是在設(shè)備發(fā)生明顯的故障后才進(jìn)行維修，這樣會(huì)導(dǎo)致故障擴(kuò)大，容易加重故障引發(fā)的后果。為此，需要做好機(jī)電設(shè)備的維護(hù)，即針對(duì)設(shè)備可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行提前維護(hù)，從而減少故障的發(fā)生。這就要求做好機(jī)電設(shè)備維修計(jì)劃。在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)，對(duì)機(jī)電設(shè)備可能發(fā)生故障的部位進(jìn)行維護(hù)，從而減緩或避免故障的發(fā)生。在制訂設(shè)備的維修計(jì)劃時(shí)，要充分考慮設(shè)備的使用情況、重要性及復(fù)雜性。對(duì)于使用頻率高且重要的設(shè)備，例如采煤機(jī)，要適當(dāng)?shù)乜s短維護(hù)周期，從而降低故障的發(fā)生率。

（四）對(duì)工人進(jìn)行操作培訓(xùn)

在煤礦生產(chǎn)中，機(jī)電設(shè)備需要工人進(jìn)行操作。經(jīng)過大量統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，工作操作不當(dāng)引發(fā)的設(shè)備故障具有很高的比例。為此，需要對(duì)工人進(jìn)行操作培訓(xùn)，要盡量減少設(shè)備誤操作情況的發(fā)生。在進(jìn)行培訓(xùn)時(shí)，要考慮到每個(gè)工人使用設(shè)備的不同。培訓(xùn)通常是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，即由一些經(jīng)驗(yàn)豐富的老員工來(lái)為工人講解設(shè)備的操作流程。只有這樣，才能逐步規(guī)范工人的操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的高效管理。

（五）做好機(jī)電設(shè)備維修記錄

在完成設(shè)備維修后，要做好煤礦機(jī)電設(shè)備故障維修記錄。通過制訂良好的故障維修記錄制度，可更高效地對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行維修。在記錄維修的過程中，為了保證維修記錄的可讀性，需做好以下幾方面工作：

1.維修記錄信息要詳細(xì)。在記錄中應(yīng)詳細(xì)記錄維修的時(shí)間、部位、方法及維修人員等重要信息，還應(yīng)重點(diǎn)描述設(shè)備發(fā)生故障的原因、是否引發(fā)了安全事故。

2.維修記錄要便于查閱。煤礦機(jī)電設(shè)備的資料比較多，查找時(shí)十分不方便，為此，在記錄時(shí)最好生成電子維修記錄，并根據(jù)設(shè)備故障類型進(jìn)行分類管理。良好的機(jī)電設(shè)備故障維修記錄可為機(jī)電設(shè)備的快速故障維修提供良好的參考。

七、故障診斷技術(shù)的強(qiáng)化措施

（一）事后維修

事后維修是指機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障后的維修。在后期維護(hù)期間，機(jī)電設(shè)備通常會(huì)停止工作。如果故障不及時(shí)維修，將影響煤礦的生產(chǎn)效率，雖然這種方法沒有一定的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的設(shè)備，更換損壞的部件比較方便。

（二）定期維修

與事后維修相比，定期維修主要對(duì)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行部件進(jìn)行例行檢查和分析，具有一定的可預(yù)測(cè)性。目前，隨著我國(guó)的快速發(fā)展，人們對(duì)煤炭的需求也日益增加。因此，煤礦機(jī)電設(shè)備的超負(fù)荷運(yùn)行將加快設(shè)備故障的概率。因此，及時(shí)維修機(jī)電設(shè)備可以降低故障概率，從而提高煤礦的生產(chǎn)效率，并在一定程度上節(jié)約維修成本。

（三）在線維修

隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，煤礦機(jī)電設(shè)備的診斷與維修技術(shù)也應(yīng)不斷提高。在線診斷技術(shù)是一種能夠快速處理故障的方法，它不僅能為專業(yè)維修人員提供相應(yīng)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，使專業(yè)人員能夠快速獲取設(shè)備的運(yùn)行信息，及時(shí)維修機(jī)電設(shè)備。同時(shí)，還可以提高機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率，促進(jìn)設(shè)備的長(zhǎng)期使用。

（四）改進(jìn)維修方法

要提高機(jī)電設(shè)備的使用壽命，應(yīng)通過不斷改進(jìn)機(jī)電維修方法來(lái)消除機(jī)電故障，從而提高機(jī)電設(shè)備的使用壽命。通過改進(jìn)機(jī)電設(shè)備的維修方法，還可以避免類似機(jī)電事故的發(fā)生，消除機(jī)電設(shè)備的缺陷，確保機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，故障診斷技術(shù)在機(jī)電設(shè)備維修工作中是一類行之有效的技術(shù)，它非常智能化、現(xiàn)代化、科技化，在當(dāng)前企業(yè)生產(chǎn)過程中的技術(shù)被廣泛使用，通過故障智能技術(shù)能讓繁瑣的設(shè)備拆裝工作被直接省去，減少檢修時(shí)間，讓企業(yè)的生產(chǎn)效率得到有效提高，同時(shí)還減少了故障停機(jī)對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了有效保障企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)有關(guān)部門需要重視機(jī)電設(shè)備的維修管理工作，保障設(shè)備正常運(yùn)行，不斷優(yōu)化發(fā)展故障診斷技術(shù)。而企業(yè)想要加快生產(chǎn)進(jìn)度，提高產(chǎn)能，在機(jī)械維修和故障查找上就需要盡可能的加快效率，盡快的維修好機(jī)械才是保障企業(yè)效能提升的重要手段。