礦山設備故障診斷技術(shù)探討

楊欣宇，曹司博，樊 華

北方重工集團礦山機械分公司，遼寧沈陽 110000

隨著自動化水平的不斷發(fā)展提高，工業(yè)生產(chǎn)中的設備應用起到了不可估量的作用和影響。但是由于科學技術(shù)的不成熟和機電操作的機械性等弊端，礦山設備在實際運動和操作中總會發(fā)生各種故障和失誤。這樣不但容易造成重大的國家經(jīng)濟損失，而且還可能形成災難性的傷亡和惡劣性的影響。所以礦山設備的安全可靠是非常重要的。故障診斷技術(shù)能夠有效的運行和維護礦山設備，降低發(fā)生礦難的機率。筆者將從以下幾個方面進行深入的探討和分析。

1 故障診斷技術(shù)的內(nèi)涵

1）故障診斷的技術(shù)有5個基本環(huán)節(jié)。這5個環(huán)節(jié)分別為運行信息采集、信息整理分析、信息參數(shù)對比、明確故障狀態(tài)、診斷方案提出；

2）故障診斷的技術(shù)有五項基本技術(shù)。

（1）數(shù)據(jù)模型建立。礦山設備在運行過程中會產(chǎn)生許多不同的參數(shù)，而這些參數(shù)則與故障的產(chǎn)生和設備的狀況有密切的關(guān)系。所以可以建立一種能夠準確反映設備狀況和產(chǎn)生故障的參數(shù)之間關(guān)系的數(shù)據(jù)模型。這種模型的建立有利于加強對礦山設備狀態(tài)和故障的檢測；

（2）信息收集技術(shù)。這是一種準確收集和測量各種信號和參數(shù)來反映礦山設備狀況的技術(shù)。它主要是依靠收集、貯存礦山設備上傳感器產(chǎn)生的各類信息來實現(xiàn)的；

（3）信息處理技術(shù)。收集的各類信息存在著有用和無用兩種可能。無用的信息不能夠被用來判斷設備的實際狀況。所以必須對采集的信息進行適當?shù)奶幚?，轉(zhuǎn)化為人或機器可以讀懂的有用信息。信息只有經(jīng)過處理才能達到信息收集的基本目的；

（4）整理分析技術(shù)。它主要是對經(jīng)過處理的信息進行整理和分析，然后和礦山設備運行正常時的參數(shù)進行對比，以判定礦山設備的狀況，確定設備故障的類別和原因；

（5）預測技術(shù)。在各類信息整理分析之后，根據(jù)信息對比，評估出各種零件的剩余壽命和設備故障的程度及潛在危險。

2 故障診斷技術(shù)的特點

1）目的明確。設備故障診斷的基本目的就是要判斷設備的運行狀態(tài)，檢查發(fā)生故障的部位，分析產(chǎn)生故障的原因，最終制定出合理有效的診斷方案；

2）實踐性強。所有的信息收集、分析和診斷方案，維修技術(shù)都應該以設備實際狀態(tài)為依據(jù)，而且維修結(jié)果也會很快的在實際操作中得到驗證；

3）交叉性強。任何一個設備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都是非常復雜的，包含了多種原理。所以故障的診斷會涉及材料學、化學、機械制造、電氣等多方面的專業(yè)知識。

3 故障診斷技術(shù)的應用。（以礦用提升機和采煤機為例）

1）礦用提升機的檢測和故障診斷。礦用提升機的主要任務是運送原煤、輸送人員、升降設備，是礦山生產(chǎn)、運輸?shù)闹匾O備之一。礦用提升機的故障主要可以分為軟故障和硬故障兩種。硬故障主要是指一些特定參數(shù)表現(xiàn)出超限的現(xiàn)象。這種故障應該用保護裝置加以處理和解決。但是軟故障需要許多參數(shù)經(jīng)過收集和分析，才能診斷出故障來。軟故障所涉及的參數(shù)和變量多，所以軟故障的判斷偶然性大、準確率低。但是軟故障卻為硬故障的發(fā)生埋下了強大的隱患，所以不能夠忽視軟故障，應該加強對軟故障的檢測和診斷。為了保證提升機運行的安全有效，大量的科學人員展開了各種各樣的研究工作，獲取了不取實質(zhì)性成果，研發(fā)了許多檢測診斷提升機運行狀態(tài)的裝置；

2）采煤機故障診斷。國產(chǎn)采煤機有許多局限性，其主要表現(xiàn)為檢測的范圍不夠全面，檢測的參數(shù)較少，大都無故障診斷的功能。國產(chǎn)采煤機的各種弊端降低了采煤機運行的安全性，大大縮短了采煤機的可使用壽命。

（1）采煤機機身外圍、高壓控制箱以及左、右搖臂檢測單元；

（2）變頻器的通信單元。變頻器可以檢測出工況參數(shù)，并且具有獨立顯示屏，可以顯示出采煤機牽引速度、電機電流、輸入電壓等各種參數(shù)，并且具有過壓、過流、欠壓、過載、溫度保護等多種功能。該單元的主要功能就是將變頻器所檢測收集到的信號傳入工況檢測和設備故障診斷中心。檢測中心會采取相對應的處理方法，并進行圖表或中文方式的集中展示；

（3）工況檢測和設備故障診斷單元。這個單元使用Windows系統(tǒng)，嵌入計算機之中。此單元和采煤機的控制中心采用的是通信方式，如果設備故障的診斷單元檢測出有故障發(fā)生，屏幕上會馬上顯示出故障的類別，并且向設備控制中心發(fā)出保護、修復的信號。設備控制中心就會采取相對應控制措施，如故障保護、聲光報警等；

（4）檢測單元。一塊1024×768分辨率，7英寸的彩色顯示屏和相關(guān)的電路構(gòu)成了該顯示單元。這個單元所顯示的內(nèi)容主要包括，采煤機的工況參數(shù)、操作及運行狀況、報警提示以及設備故障診斷的結(jié)果等。

礦山設備故障診斷技術(shù)是以傳感器技術(shù)、微型計算機技術(shù)、信號收集處理技術(shù)等多種學科為一體的綜合性技術(shù)。這種技術(shù)最先起步于工業(yè)發(fā)達的國家，而且發(fā)展迅猛。所以我國現(xiàn)在也要注重礦山設備故障診斷技術(shù)的研究、發(fā)展和應用。礦山設備故障診斷技術(shù)不僅僅局限于對機電設備故障的維修及平時保養(yǎng)，當代先進的設備診斷技術(shù)是對產(chǎn)品不斷升級、改造和創(chuàng)新。

礦山設備故障診斷技術(shù)的廣泛運用，有利于降低礦難事故的發(fā)生率、礦山設備維修的費用、甚至可以全面深刻地揭露礦山機械設備的故障狀況，準確及時地發(fā)現(xiàn)設備隱患，迅速的采取相對應的解決措施。所以可以極大地提高礦山設備的可靠性及安全性。礦山設備故障診斷技術(shù)不僅使事故發(fā)生率減少了，而且也使煤炭產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量得到了提高，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一。

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