煤礦智能化機電設備維護分析

任雙換

摘要：隨著科學技術的進步和5G網絡在工業(yè)領域的應用，供給側能源革命也在加速推進，通過數(shù)字化、網絡化、智能化的手段來改變煤炭開采技術和方式，大大提升了煤炭的開采效率和安全性。為了實現(xiàn)煤礦開采由勞動密集型到技術密集型的轉變，越來越多的煤礦開始推進智能化開采。通過采用智能化開采技術，煤礦的開采效率得到大幅度提高，安全狀況得到了極大的改善。智能化開采技術的實現(xiàn)依賴于大量智能化機電設備的使用，例如智能化液壓支架、智能化采煤機等。智能化開采處于起步階段，經驗比較少，導致在開采時智能化機電設備故障頻發(fā)，不利于煤礦的安全高效開采。針對這種情況，需要做好智能化機電設備的維護工作。

關鍵詞：煤礦;智能化;機電設備

引言

煤礦機械及電子類設備作為煤礦生產中的主要設備，在機械化、自動化、智能化開采中起著重要作用，其性能的優(yōu)劣直接影響著煤礦生產效率和工作人員的生命安全。

1煤礦智能化機電設備特點分析

1.1硬件特點

與傳統(tǒng)的機電設備相比，智能化機電設備使用了較多的控制元件，主要是微處理器、傳感器和控制電機。微處理器的作用主要是接收傳感器采集到的數(shù)據，并形成相應的指令發(fā)送給控制電機來實現(xiàn)對機電設備運行狀態(tài)的調節(jié)。傳感器的主要作用是采集設備運行過程中的一些狀態(tài)參數(shù)，例如位置、角度等。控制電機的主要作用是實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)的糾正，例如位置調整。傳感器采集的參數(shù)可為控制電機的動作提供控制參數(shù)。由此可見，傳感器的數(shù)據采集精度和控制電機的靈敏性是智能化開采實現(xiàn)的關鍵。值得注意的是，傳感器和控制電機都是弱電設備，在井下很可能因受到電磁的干擾而存在控制失靈的風險。造成這種現(xiàn)象的主要原因是機電設備在運行時會產生較大的電磁干擾，從而影響控制信號的傳輸靈敏度。此外，井下粉塵濃度和濕度過高的情況，也會影響傳感器和控制電機的正常運行。

1.2軟件特點

智能化機電設備的智能主要體現(xiàn)在設備中使用了智能化算法。這些算法主要體現(xiàn)在設備運行狀態(tài)的控制和數(shù)據采集中。所謂智能化算法就是根據過去的一些數(shù)據進行學習，從而預測未來的某些狀態(tài)參數(shù)，包括人工神經網絡算法、模糊算法和混沌算法等。為了更方便地使用這些算法，在一些智能化機電設備中都將這些算法集成形成相應的軟件。通過設定軟件上某些參數(shù)，就可實現(xiàn)對智能化機電設備狀態(tài)參數(shù)的調節(jié)和控制。值得注意的是，由于現(xiàn)場情況比較復雜，需要學習的參數(shù)比較多，這使得某些算法并不能完全滿足井下復雜的應用需求。為了保證機電設備運行狀態(tài)控制的實時性，所使用的微處理器具有較強的處理能力。

2煤礦智能化機電設備維護

2.1基于PXI的電子類設備測試平臺構建方案

煤礦電子設備供電電源主要有直流24、18、12、5V等，設備信號主要有TTL電平的數(shù)字信號、RS485協(xié)議信號、CAN協(xié)議信號、0～10V等電壓型模擬信號、4～20mA電流型模擬信號等。測試系統(tǒng)采用PXI總線結構，主要包括信號激勵、測量和加載3大部分。PXI總線結構是一種專為工業(yè)數(shù)據采集與自動化應用量身定制的模塊化儀器平臺，具備機械、電氣與軟件等多方面的專業(yè)特性，便于功能擴展，適合工業(yè)環(huán)境下振動、撞擊、溫度與濕度的極限條件。測試系統(tǒng)主機以NIPXIe-1062Q機箱、NIPXIe-8840零槽控制器為核心，根據所測信號類型配置模擬信號采集卡NIPXI-6229、數(shù)字I/O卡NIPXI-6535、串口通信卡NIPXIe-8431和CAN通信卡NIPXI-8512。零槽控制器和各板卡安裝于NIPXIe-1062Q機箱，構成PXI測試主機，人機交互采用帶觸摸功能的PMA-1115顯示器和鍵盤一體裝置;主機可支持模擬、數(shù)字、RS485和CAN多模式信號的測量，以及示波器等外部通用儀器測量的信號讀取。激勵模塊由可編程交流、直流電源和可編程信號發(fā)生器組成。加載模塊由可編程電子負載組成，實現(xiàn)對電子設備的拉載和卸載。主機與激勵電源、信號發(fā)生器、示波器、電子負載等外部通用儀器設備采用LAN或USB總線方式進行通信，實現(xiàn)對外部儀器的控制和測試數(shù)據的讀取。

2.2振動檢測診斷法的具體應用

煤礦挖掘需要的機械在運轉過程中多多少少都會產生不同頻率的振動，這是機械結構所限。不同機械產生的振動頻率不同，在機械設備正常運轉中其振動一般維持在固有的頻率，存在合理的數(shù)值范圍。如果在檢測中發(fā)現(xiàn)設備振動與正產振動頻率數(shù)值偏差較大，呈現(xiàn)出不規(guī)律的振動表現(xiàn)，即可對設備的運行狀態(tài)做出存在異常的判斷。當振動頻率出現(xiàn)異常現(xiàn)象的時候，可以利用振動檢測儀器對運行中的煤礦采掘運輸設備進行故障檢測，通過不同部位，尤其是連接部位的振動，通過儀器數(shù)據反饋，用圖表的方式直觀展現(xiàn)振動頻率發(fā)生的變化，并結合機械設備運行表現(xiàn)來確定故障發(fā)生的區(qū)域，此項技術在設備故障檢測中已得到廣泛應用。

2.3大型機電設備構建在線故障監(jiān)測診斷系統(tǒng)

煤礦企業(yè)針對大型機電設備構建在線故障監(jiān)測診斷系統(tǒng)，能夠在進行動態(tài)的智能化定量診斷的同時，也能準確定位故障位置給予維修人員指導方案。機電設備運行情況的掌握和故障預警，所生成的歷史數(shù)據能夠為維修人員評估設備綜合情況提供數(shù)據支撐，這些高效的數(shù)據處理方法，不僅是信息時代技術發(fā)展的趨勢，同時也是信息化與機電設備相融合的具體表現(xiàn)，對做好日常維護工作具有重要意義。

2.4優(yōu)化運轉管理

煤礦企業(yè)需要針對設備的秩序運轉完善設備管理機制，完善責任制度、獎懲制度。對設備管理及人員責任問題務必要做到細分，并制定精細化管理流程、追責制度，確保設備管理責任有章可循、有據可查，安全責任能實現(xiàn)高效溯源追查，從而強化人員對機電設備的安全責任意識。

結語

智能化機電設備的智能主要體現(xiàn)在設備中使用了智能化算法。這些算法主要體現(xiàn)在設備運行狀態(tài)的控制和數(shù)據采集中。在日常運行過程中，為了保證智能化機電設備的正常運行，需根據實際情況進行相應維護，主要可分為硬件維護和軟件維護兩方面。

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