故障診斷技術(shù)在煤礦機電設(shè)備維修中的應(yīng)用

龐偉

摘 要：為確保機電設(shè)備性能穩(wěn)定、使用期限長久，需要不定期對煤礦機電設(shè)備進行故障檢測，找到問題出現(xiàn)的原因，并提出相應(yīng)解決辦法，從而提高維修效率。因此，加強故障診斷技術(shù)在煤礦機電設(shè)備維修中的應(yīng)用尤為重要。

關(guān)鍵詞：故障診斷技術(shù);煤礦機電設(shè)備;維修

中圖分類號：TD607;TD407 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）34-0050-03

Application of Fault Diagnosis Technology in the Maintenance of

Mechanical and Electrical Equipment in Coal Mine

PANG Wei

（Shouyang Jingfu Coal Industry Co.， Ltd. of Yangmei Coal Group，Yangquan Shanxi 045000）

Abstract： In order to ensure the stable performance and long service life of mechanical and electrical equipment， it is necessary to detect the faults of mechanical and electrical equipment of coal mine irregularly， find out the causes of the problems， and put forward corresponding solutions， so as to improve the maintenance efficiency. Therefore， it is particularly important to strengthen the application of fault diagnosis technology in the maintenance of mechanical and electrical equipment in coal mines.

Keywords： fault diagnosis technology;coal mine mechanical and electrical equipment;maintenance

1 煤礦機電設(shè)備故障維修的重要性

1.1 提升煤礦設(shè)備的效率

對一個企業(yè)來說，其目的是實現(xiàn)利益最大化，煤礦企業(yè)也不例外。隨著科技的發(fā)展，煤礦企業(yè)對機電設(shè)備的需求也不斷提高，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障后，要及時修復(fù)，減少損失，保證作業(yè)的順利進行，為企業(yè)創(chuàng)造效益。

1.2 延長煤礦設(shè)備使用壽命

為了延長機電設(shè)備使用壽命和保證設(shè)備正常運行，無論設(shè)備是否出現(xiàn)故障，都要對機電設(shè)備進行維修和保養(yǎng)。科學(xué)有效地使用故障檢測技術(shù)，及時診斷故障，能減少一定的安全隱患，從而提前做好應(yīng)對措施，減少故障發(fā)生的可能性，對機電設(shè)備的安全作業(yè)有著十分重要的意義。

2 機電設(shè)備故障原因分析

2.1 超負荷運行

通常情況下，所有煤礦機電設(shè)備在出廠之前都會設(shè)定好相關(guān)技術(shù)參數(shù)。一旦煤礦機電設(shè)備工作時間過長或超負荷運行，就會使原本的參數(shù)出現(xiàn)變化，這時機電設(shè)備真正輸出的功率參數(shù)就會大于極限水平，使工作無法正常持續(xù)下去，性能也會發(fā)生改變，從而提高故障發(fā)生率[1-5]。

2.2 更新?lián)Q代較慢

如果機電設(shè)備中的一個或幾個零部件出現(xiàn)嚴重老化和磨損的情況，會不可避免地對煤礦設(shè)備正常工作造成極大的不良影響。因此，務(wù)必要在發(fā)現(xiàn)磨損嚴重的零部件的第一時間更換零件，以使煤礦機電設(shè)備能正常工作。

2.3 損耗嚴重

機電設(shè)備的摩擦系數(shù)會隨著持續(xù)工作時長的增加而增大，進而使各部件之間的縫隙變大，使零件出現(xiàn)老化的問題，綜合工作能力降低。久而久之，機電設(shè)備的工作誤差會不斷增大，熱量也會逐漸增加，而實際熱量消耗過大，會導(dǎo)致?lián)p耗加大，從而提高故障發(fā)生的可能性。

3 常見的煤礦機電設(shè)備故障診斷技術(shù)

目前，在煤礦實際應(yīng)用中，常見的煤礦機電設(shè)備故障診斷技術(shù)有高壓異步機電動機的故障診斷技術(shù)、煤礦采煤機故障診斷技術(shù)、煤礦提升機故障的診斷技術(shù)、煤礦電動機診斷技術(shù)等。

3.1 高壓異步機電動機的故障診斷技術(shù)

在煤礦作業(yè)中，高壓異步電動機被廣泛使用。主要原因有兩點：第一，高壓異步電動機的工作效率高，運行穩(wěn)定，適合煤礦作業(yè);第二，高壓異步電動機的故障檢測技術(shù)較多，檢測效率高，檢測較為方便。在對高壓異步電動機故障進行檢測時，可以運用磁通檢查法對電動機的輸出信號進行檢測，以檢測輸出信號是否存在異常;也可以利用局部放電法對高壓異步電動機的各處分別檢測，再通過智能分析，判斷高壓異步電動機的故障。除此之外，電流高次諧波的變化也比較明顯，可以運行電流高次諧波對高壓異步電動機進行檢測，但這種方法效率較低，成本較高，因此實際過程中使用較少。

3.2 煤礦采煤機故障診斷技術(shù)

在采煤過程中，采煤機受到損傷的概率較大，故障檢測的頻率較高。如果不能減少采煤機故障檢測成本，將在很大程度上影響煤礦的收益。目前，左右搖臂采煤機較為受歡迎。加裝的兩個左右搖臂，不僅可以在工作過程中保證采煤機的安全，而且可以協(xié)助工作人員對采煤機進行故障檢測。在采煤機上裝上特定的檢測設(shè)備，可在左右搖臂的配合下，定期對采煤機故障進行自動檢測。

3.3 煤礦提升機故障的診斷技術(shù)

在煤礦工作過程中，提升機也是容易出故障的機電設(shè)備。在工作過程中，若提升機出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定、提升力明顯下滑、發(fā)出聲音不正常、溫度明顯升高等狀況，表明提升機出現(xiàn)了軟故障，可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)部儀器等方式解決。若處理不及時，就會演變?yōu)橛补收希刺嵘龣C出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的損傷，需要更換零件才能修復(fù)，甚至?xí)髲U。因此，在日常檢測維護過程中，要時刻注意提升機的各項工作數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)軟故障時要及時停止工作進行修復(fù)，避免惡化為硬故障。目前最常用的做法是，在提升機的提升臂上加裝傳感器，通過傳感器傳回的數(shù)據(jù)對提升機的工作狀況進行分析。

3.4 煤礦電動機診斷技術(shù)

處理煤礦電動機故障時，一般有兩個步驟。第一步，利用電流傳感器記錄電動機的工作數(shù)據(jù)，再通過高頻檢測儀記錄電動機轉(zhuǎn)子的工作情況;第二步，將記錄的數(shù)據(jù)與標準參數(shù)進行對比，分析電動機故障來源。

4 故障診斷技術(shù)在煤礦機電設(shè)備維修中的運用流程

目前的機電設(shè)備故障診斷技術(shù)十分多樣，但在實際運用診斷技術(shù)時，都需要經(jīng)過以下幾個過程。

4.1 建立數(shù)學(xué)模型

煤礦機電設(shè)備在工作過程中會產(chǎn)生大量參數(shù)和數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)進行分析，能詳細了解設(shè)備的工作情況，可將此作為故障診斷的基礎(chǔ)。因此，在進行故障診斷時，首先要對參數(shù)和數(shù)據(jù)進行搜集和整理，這一步驟需要通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型來完成。該數(shù)學(xué)模型主要包含兩個層次，即定量層和定性層。機電設(shè)備故障診斷數(shù)學(xué)模型如圖1所示。

4.2 信息采集、處理及分析

第一，需要搜集和傳輸設(shè)備工作過程中產(chǎn)生的各種信號，這一步的實現(xiàn)需要依靠傳感器，傳感器針對信號進行識別、搜集和傳輸后，最終由數(shù)據(jù)貯存器接收和保存，從而保證信息的實時性和動態(tài)性;第二，機電工作過程中產(chǎn)生的信息是多樣的，但部分信息并不能反映設(shè)備的工作狀態(tài)，因此需要刪除這些無用信息，再對其余信息進行處理，得到直觀的數(shù)據(jù);第三，進一步對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，從而了解設(shè)備的工作情況，明確故障位置，并查明原因。

4.3 故障預(yù)測

以分析結(jié)果為依據(jù)，進一步預(yù)測設(shè)備損耗、故障原因等。最終的預(yù)測結(jié)果不僅能應(yīng)用于維修工作中，還可以根據(jù)這些結(jié)果有針對性地為設(shè)備制訂日常保養(yǎng)計劃，從而在一定程度上延長設(shè)備的使用壽命。

5 故障診斷技術(shù)應(yīng)用于煤礦機電設(shè)備的對策

5.1 煤礦機電設(shè)備的故障診斷流程

機電設(shè)備發(fā)生故障時，所應(yīng)用的診斷技術(shù)可借鑒國內(nèi)其他煤礦企業(yè)的成功經(jīng)驗，同時結(jié)合金屬礦開采的特殊工藝對該技術(shù)進行完善。煤礦機電設(shè)備的故障診斷流程詳見圖2。

在圖2中，為了實現(xiàn)對故障的全面檢測，要依靠獲取的信息。因此，重點要獲取機電設(shè)備的故障信息。因為煤礦開采工藝的獨特性，所以要開發(fā)專用配套設(shè)備，例如，傳感器和A/D采集模塊等，以獲取準確的故障信息。就故障傳感器而言，需要具備防水、抗震以及耐高溫等特性。

5.2 故障信號特征的提取方法

在噪聲問題上，將開采煤礦和碳礦相對比，前者噪聲更大。正因為受噪聲的干擾，有關(guān)設(shè)備的運行情況和故障特征不易被準確掌握。為了準確判斷設(shè)備故障，對信號進行精準識別是重中之重。工作人員在檢測故障時，可充分利用自適應(yīng)提升小波分解法及特征匹配準則，迅速掌握設(shè)備中軸承和齒輪的受損信號。除此之外，還可應(yīng)用初始雙正交濾波組器，以提高算子，重新構(gòu)建相應(yīng)的小波基函數(shù)，對原始信號進行預(yù)測和更新，主要依靠良好的預(yù)測及更新器來完成。通過該措施獲得有關(guān)故障高頻及低頻等信息，從而實現(xiàn)提高小波分解算法自適應(yīng)性的目標。

5.3 機電設(shè)備維修

煤礦設(shè)備種類繁雜，并且數(shù)量多，要實現(xiàn)精準維修的目標極其困難，所以采取多種措施、多種技術(shù)進行檢查和維修非常重要。①防范事故于未然，即預(yù)防性維修，以有效診斷和監(jiān)測作為基礎(chǔ)，以故障預(yù)兆為信號展開維修工作;②依據(jù)診斷結(jié)果對設(shè)備的工作狀況進行判斷，然后規(guī)劃出科學(xué)的檢修周期，即進行周期性維修，以做到對故障的早發(fā)現(xiàn)、早處理;③利用先進的診斷及檢測技術(shù)來剖析并記錄設(shè)備產(chǎn)生故障的原因、時間及故障內(nèi)容，以此推測產(chǎn)生故障的概率，之后制訂科學(xué)的維修方案，在提升設(shè)備利用率的同時削減安全隱患;④在故障發(fā)生后展開維修，即事后檢修，利用初期的診斷結(jié)果確定故障原因和部位，從而提高維修效率和質(zhì)量。

6 結(jié)語

在煤礦工作中，對機電設(shè)備進行故障檢測是必不可少的環(huán)節(jié)。為了保證工作環(huán)境的安全性，保證煤礦持續(xù)健康運營，就要定期對機電設(shè)備進行檢測。同時，要提高工作人員的安全意識和故障檢測技術(shù)，盡可能減少煤礦損失。

參考文獻：

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