煤礦機電設備故障診斷與維修技術

郝明

摘 要：文章介紹了礦井機電設備故障診斷意義及診斷方法，通過對設備故障的早期預報及時的采取處理對策，以保證生產順利進行，對礦井機電設備的故障診斷具有指導意義。

關鍵詞：煤礦機電；監(jiān)測；維修；問題

1 煤礦機電存在的主要問題

1.1 礦井供電

當前，礦井開采的深度逐年增加，有些礦井的垂深甚至達到1000m，平均垂深也在400～600m之間。礦井工作主要采用多水平提升、接力式排水的方式，這也就引起了礦井供電負荷的增多，同時供電線路較長、供電網絡也相對復雜。對于礦井開采來說，安全生產是至關重要的，隨著瓦斯等級的增加，加強安全監(jiān)測系統的可靠性已迫在眉睫。為此，必須進行科學合理的管理，加快技術改造的步伐，增加安全技術投入力度，否則就會埋下安全隱患，甚至造成重大事故，給人們的生命財產帶來巨大損失。

1.2 排水系統

排水系統存在設計不合理、設施陳舊等現象，因此系統的排水效率不高。由于資金投入不足、技術較為落后，泵房的安全保護監(jiān)測裝置可靠性能不佳，管網效率也不高。此外，排水泵房在每一水平都有設置，致使需要更多的工人來進行設備的維修工作，導致更多的資金投入，噸煤成本也隨之上升。

1.3 礦井通風系統

礦井通風網絡長、負壓增大，總回風斷面減小，所以導致通風設施運行不合理。

1.4 提升系統

目前所采用的提升系統，其提升環(huán)節(jié)過多，提升絞車原設置的保護存在不夠齊全和部件老化的現象，還有一部分保護的靈敏度不足。對于鋼絲繩，需要定期進行試驗，并且每日都需要進行常規(guī)檢查，然而在實際生產中卻忽視了這一工作，有些鋼絲繩已經超期卻仍然使用，給礦井安全帶來隱患。

1.5 電瓶車和帶式輸送機

井下電瓶車安全性不夠，存在嚴重的多拉車和超載現象，不適用制動裝置進行剎車操作，保險絲用8號線導致過載保護作用無法實現，聲音和光信號以及閘瓦和撒沙裝置不全。膠帶不具有阻燃作用，各項保護如防滑保護、過載保護、煙霧報警、欠電壓保護沒有較強的可靠性，所需的保護設置也不夠齊全。

2 故障診斷及維修種類

2.1 事后維修

故障發(fā)生后所采取的處理對策，屬于被動性的。由于多在無準備的條件下進行，結果難以完善和徹底。

2.2 計劃性定期維修

這種維修方式屬于強制性的維修。維修周期的確定通常是根據以往的經驗，檢修時所采用的手段并不復雜，然而其靈活性卻不足，無論設備是否需要維修，根據計劃就必須實施維修，因此，導致設備運行完全正常也進行維修，而對于具有偶然性和隨機性的故障，卻不能及時發(fā)現和預防。

2.3 計劃性狀態(tài)檢修

計劃性狀態(tài)檢修是一種較為先進的檢測技術，隨著科學技術以及計算機的廣泛應用，設備檢測技術也逐漸完善和發(fā)展起來。通過在線檢測和診斷裝置，獲得設備狀態(tài)的數據，進而根據這些數據科學合理地制訂出修理計劃和具體措施。對于設備可能發(fā)生的故障進行預測，從而在發(fā)生故障之前及時維修，消除設備的安全隱患，不僅能夠使設備的使用壽命得以延長，還可以確保生產的安全順利進行。

3 故障診斷技術

3.1 故障診斷依據

在運行過程中，機械設備會發(fā)生各種物理和化學變化，而這些變化則以溫度、壓力、流量、電流、電壓、功率、轉速及效率等形式表現出來，并且可以對系統的運行狀態(tài)進行或直接或間接的反映。機械設備的相關信息都是有一定規(guī)律可循的，對這些規(guī)律加以利用，就可以有效判斷出設備的工作情況，并很快識別故障發(fā)生的部位和原因。因此，機械診斷技術應運而生，通過機械診斷技術，能夠解決計劃性定期維修失修和過度維修的問題，不僅可以使機械零部件在良好的狀態(tài)下運行，還可以及時發(fā)現故障、及時維修，使設備運行的可靠性和安全性都得到提升。

3.2 信息采集

3.2.1 對于設備的運行情況直接進行觀察，這種方法要求檢測人員具有一定的經驗，因其簡單易行、方便快捷而得到普遍的應用。進行故障判斷時，可以根據聲音、振動、溫度等信息來進行分析和判斷。

通過觀察，如果發(fā)現機械有磨損變形、松動、泄漏、動作異常等現象，就可以判斷出設備的零部件損壞。此外，還可以借助磁粉、硬度計等儀器和手段來進行設備外觀的檢查。

3.2.2 如果檢測的對象是整個設備，則通常需要對其性能進行測定。所采用的方法一般為比較法。即對設備的輸入和輸出、以及輸出變量之間進行對比和比較。對于機械設備來說，其輸入和輸出并非隨意的，而是有一定的規(guī)律可循的。只要發(fā)現并掌握其中的規(guī)律，就可以很快地判定故障所在部位和原因。輸入不變而獲得的輸出較低，又或者輸出不變的情況下需要的輸入增加，這些都說明設備效益的降低。電流、電壓、功率、壓力、流量、溫度和速度等是體現礦井設備整機性能指標的主要參數。此外，也可以更加直觀地用礦井設備的出煤量或運煤量來加以衡量。

3.3 故障診斷方法

3.3.1 很多機電設備發(fā)生故障時，都會通過溫度的升高來進行預警，因此對設備溫度進行監(jiān)測是一種有效的故障診斷方法。通過將監(jiān)測和采集到的溫度數據制成圖表并進行分析，可以對設備的故障進行預警。具體方法是，將溫度的數據點連成直線，計算出直線的斜率，由此可以得出機械零件溫度發(fā)展變化的趨勢。進而推算出未來某時刻機件可能的溫度值，并與正常工作允許的最高溫度進行對比，從而在故障發(fā)生前發(fā)出警報。

3.3.2 振動監(jiān)測可分為簡單診斷儀和精密診斷系統。對于預防性的維修，振動監(jiān)測非常有效，因此獲得了廣泛的應用。簡易診斷儀的特點是簡單易用、便捷，因此通常采用便攜式。由測振傳感器接收振動信號，并通過測量放大器進行信號的放大，進而在檢波器上顯示其振動峰值或有效值，由此可知機械振動的具體情況。對于設備的定期及在線檢測，可以通過精密診斷系統來實現。利用系統的磁帶記錄器的記錄功能將振動信號記錄下來，并利用中央處理機或計算機對信號進行分析，也可以利用示波器使振動信號直接進入控制器和顯示裝置。通過對振動信號的分析，更夠準確而科學地判斷出設備故障的部位和原因，從而針對原因制訂合理的維修措施。

3.3.3 鐵譜監(jiān)測：鐵譜技術應用于煤礦機電設備的監(jiān)測雖然時間不長，但已取得了比較好的效果，鐵譜監(jiān)測的儀器，如旋轉式鐵譜儀、顆料定量儀等，在煤炭系統已研制成功，并成功地投入了使用。鐵譜分析的原理：使帶有磨屑的潤滑油流過一個高強度、高梯度的磁場，利用磁場力把鐵磁性磨屑從潤滑油中分離出來，且依磨屑的顆粒大小次序沉淀在基片上，則成譜片，以供觀測和分析，可以用鐵譜顯微鏡進行觀測和用光密度測量儀對磨屑的分布狀況進行定量測定，也可以用電子顯微鏡進行觀察。

4 結束語

在煤礦機電設備的使用中，通過運用先進的檢測技術，對設備的故障進行診斷，能夠實時監(jiān)測設備的運行狀態(tài)，判斷設備是否正常工作。對于故障的發(fā)展趨勢進行預測和報警。通過故障診斷，可以快速識別故障發(fā)生的部位及原因，對其危險程度進行評價，進而提出相應的對策和建議，快速而有效地排除故障，提高設備運行的安全性和穩(wěn)定性。

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