煤礦采煤機常見故障及診斷方法

李國棟

（山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西　陽泉　045000）

引言

近年來，在進行煤礦開采的過程中，采煤機的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，而當(dāng)前大多數(shù)煤礦使用的采煤機是電牽引采煤機，這種采煤機所處的環(huán)境非常惡劣，且容易出現(xiàn)故障，再加上機體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致其出現(xiàn)故障的原因多種多樣，但其故障主要集中在機械裝置和電力系統(tǒng)這兩部分。而故障診斷主要通過振動診斷法、噪聲診斷法和溫度監(jiān)測診斷法等方法，診斷方法較為單一，為此在實際故障的解決過程中往往需要多種診斷方法并用。

1　煤礦采煤機的常見故障

1.1　電力系統(tǒng)故障

通常電力系統(tǒng)故障的引發(fā)原因有很多。而最為主要的就是機械方面的原因，比如說機件的松動、磨損，還有機件變形和斷裂等都會導(dǎo)致故障的產(chǎn)生，同時如果調(diào)節(jié)出現(xiàn)問題，也有可能使得電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如安全閥閥芯被卡或調(diào)節(jié)螺絲偏離原定位置等[1]。同時，電力系統(tǒng)最容易受外界影響而引發(fā)故障，電力設(shè)備出現(xiàn)故障最可能的原因就是設(shè)備結(jié)構(gòu)構(gòu)建發(fā)生不同程度的磨損，造成設(shè)備的精密度下降，無法保證電力設(shè)備的正常、高效運行。此外還需注意的是，礦井下的工作環(huán)境較差，為了防止對電力設(shè)備整體質(zhì)量的影響，檢查時不要將電力系統(tǒng)拆開。

1.2　機械裝置故障

采煤機作為大型復(fù)雜的機械設(shè)備，由于復(fù)雜的自身結(jié)構(gòu)以及所處惡劣的工作環(huán)境，容易出現(xiàn)機械故障，其中最容易出現(xiàn)故障的部位就是軸承和齒輪。

在生產(chǎn)中，由于采煤機牽引行走鏈輪的負(fù)荷大，且荷載的分布不均勻，所以在運行過程中支軸承就容易出現(xiàn)磨損或者是滾動體碎裂的情況。如果支軸承被破壞，那么鏈輪軸、鏈輪以及其他與之相嚙合的零件都會受到嚴(yán)重影響。同時，對于采煤機的搖臂部位而言，其傳動軸所承受的力也很大，因其在運行過程中搖臂需要頻繁升降，再加之其潤滑條件較差，使其以就非常容易導(dǎo)致軸承損傷。而這些故障又非常容易引發(fā)軸承故障。導(dǎo)致軸承故障的除了過載磨損之外，還有潤滑系統(tǒng)的污染，如果潤滑系統(tǒng)被污染，其潤滑效果就會受到嚴(yán)重影響，從而導(dǎo)致安裝位置發(fā)生變化，而在荷載較大時，可能造成軸承與相配套的支承座發(fā)生變形。除此之外，設(shè)計、制造等軸承本身的問題同樣也會影響到軸承的使用與壽命。

齒輪故障也是采煤機工作過程中的一種常見故障，且形式多種多樣。對于齒輪而言，其故障形式主要包括四種，第一是齒輪齒面的磨損，齒輪的齒面之所以會發(fā)生磨損，一方面是由于機件工作時間過長，從而使得齒輪的潤滑效果降低，進而導(dǎo)致齒面磨損。另一方面，如果在潤滑油中摻入石粒等雜質(zhì)，也有可能使齒面出現(xiàn)磨損；第二是齒面膠合以及擦傷，而導(dǎo)致齒面膠合及擦傷的主要原因就是采煤機在高負(fù)荷運行的過程中，齒面溫度上升較快，而長時間在高溫狀態(tài)下工作，如不及時對其進行潤滑處理，就有可能使齒面的油膜消失，進而使一個齒面的金屬熔焊到與之相接觸的工作面上，導(dǎo)致齒面的膠合。對于一些剛生產(chǎn)的齒輪而言，在使用過程中可能會出現(xiàn)同機器的磨合時間不夠的問題，在高負(fù)荷條件下會出現(xiàn)齒輪擦傷的情況。第三是齒面接觸疲勞，在采煤機工作過程中，齒輪不但會滾動，同時還會有滑動，在滑動過程中，一般都會產(chǎn)生兩個方向相反的摩擦力，使得齒輪進一步產(chǎn)生脈動荷載，而在齒輪工作過程中，脈動荷載會使齒輪的表面出現(xiàn)剪應(yīng)力的作用，在該力作用下，就有可能使齒面出現(xiàn)接觸疲勞的情況。第四是彎曲疲勞和斷齒，如果采煤機的工作負(fù)荷較大，那么在其齒輪部位溫度會大幅度升高，再加之長時間的疲勞磨損，有可能使齒輪出現(xiàn)裂紋，當(dāng)機器在遇到超出其負(fù)荷的作用下，這種裂紋會導(dǎo)致斷齒現(xiàn)象?？偟膩碚f，可以將齒輪的故障分為分布式故障和局部式故障兩大類，分布式故障在絕大多數(shù)齒輪上都是存在的，而局部式故障則主要在少數(shù)的部分齒輪上才會存在。

2　采煤機故障的診斷方法

2.1　溫度監(jiān)測診斷法

當(dāng)前在采煤機故障診斷過程中，溫度監(jiān)測診斷應(yīng)用最為廣泛，主要是因為其具有準(zhǔn)確、快速和靈敏度等特性，直接告訴了人們電牽引采煤機所處的工況狀態(tài)。假如工作系統(tǒng)中某個摩擦處零件出現(xiàn)異動，零件磨損的速率會越來越快，但是等到磨損鑒定結(jié)果出來需要一段時間，可能無法給出最快的解決辦法。但是溫度是最為直接的一個反映指標(biāo)，所以通過定點再現(xiàn)溫度監(jiān)測診斷，能夠準(zhǔn)確地確定故障位置，并直觀地反映出故障診斷結(jié)果。

對于電牽引采煤機而言，用溫度檢測的方式來進行故障是最有效果的，且非常實用。在電牽引采煤機進行故障監(jiān)測的過程中，可以對軸承溫度進行監(jiān)測，對于溫度的變化情況進行記錄，從而有效地對于抽成的變化趨勢進行判斷。同時還可以輔以定期的油樣分析等措施，更好地對故障加以發(fā)現(xiàn)和預(yù)測。

電牽引采煤機的電力系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時，也可以通過溫度進行檢測來了解其故障信息，在檢測時可以檢測系統(tǒng)每個部件的溫度變化情況。同時根據(jù)電力系統(tǒng)的性能以及元件的方位進行溫度監(jiān)測，并建立起相應(yīng)的監(jiān)測場[2]。在建立起溫度監(jiān)測場之后，就能夠直接對電力系統(tǒng)每一個部件的溫度變化情況進行監(jiān)測和記錄，而依據(jù)溫度的分布就能夠直接發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的位置，并且對于電力系統(tǒng)的故障源頭準(zhǔn)確地進行判斷，分析故障產(chǎn)生原因。對于絕大部分的電牽引采煤機而言，其故障往往都可以通過溫度直接進行反映，所以通過對于溫度進行監(jiān)測，能夠及時地發(fā)現(xiàn)故障信息，從而及時采取相應(yīng)措施對于故障進行處理，確保采煤機的正常工作。

2.2　鐵譜分析法

如果采煤機械處于低速、重載的運行條件中，且其所承受的沖擊力強度較大，則可以通過鐵譜分析法的應(yīng)用來對故障進行診斷和監(jiān)測。所謂的鐵譜分析技術(shù)，就是指讓機械設(shè)備潤滑系統(tǒng)的油流過高梯度強磁化環(huán)境，使得油液中所攜帶的磨粒能夠在磁場力、重力等的作用下，然后按照大小的順序依次地沉淀分離出來，再通過對于光密度計的應(yīng)用來對金屬磨損的數(shù)量進行監(jiān)測，從而有效地對于磨損的濃度、微粒的大小以及磨屑的成分進行判斷，進而有效地對于故障的相關(guān)信息加以判斷[3]。

2.3　故障診斷專家系統(tǒng)診斷法

一般來說，對于采煤機的故障難以直接通過肉眼的觀察來對故障原因進行診斷。但是如果應(yīng)用傳統(tǒng)的診斷方法，往往存在著效率低的問題，還有可能會出現(xiàn)誤判的情況。當(dāng)前隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展以及其在各個領(lǐng)域中的深入應(yīng)用，專家系統(tǒng)得到了較好的發(fā)展，專家系統(tǒng)的診斷漸漸獲得大家的關(guān)注，也開始引入到采煤機的故障診斷中。專家系統(tǒng)可以整合不完整的信息和存在矛盾的數(shù)據(jù)，同時還能夠?qū)τ诙喾N故障同時存在的情況加以考慮，并且對于輸入信息是否錯誤加以判斷，綜合的對于各種來源的資源加以利用，進而得到較為準(zhǔn)確的故障診斷結(jié)果。

3　結(jié)語

電牽引采煤機經(jīng)過長期使用后不可避免地會出現(xiàn)液壓以及齒輪等機械方面的故障，因此，在實際運營中，如何及時發(fā)現(xiàn)故障、解決故障、保障采煤機的正常運行成為了生產(chǎn)的關(guān)鍵點。為此根據(jù)采煤機的故障類型來及時診斷并予以維修顯得尤為重要。

[1]魏晉萍.采煤機的故障分析與診斷及其發(fā)展趨勢[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（11）：88.

[2]要文愛.采煤機搖臂故障的診斷與防治[J].機械管理開發(fā)，2017（1）：67-68.

[3]王瑞冬.采煤機的故障分析與診斷探討[J].機電工程技術(shù)，2015（8）：208-210.