煤炭企業(yè)電氣設(shè)備故障識別及安全管理策略

么 娟

（唐山電力建筑安裝有限公司，河北 唐山 063000）

引言

科技進(jìn)步推動時代的發(fā)展，尤其是先進(jìn)新型設(shè)備的引入，成為企業(yè)提高生產(chǎn)力增加經(jīng)濟收益的重要手段。用于煤炭生產(chǎn)的電氣設(shè)備也隨著時代的發(fā)展不斷推陳出新。電氣設(shè)備的維護與管理也很重要，能夠保證電氣設(shè)備正常并且高效的運轉(zhuǎn)，也延長了設(shè)備的使用年限，持續(xù)為企業(yè)創(chuàng)造價值。科學(xué)合理的電氣設(shè)備管理方法是企業(yè)發(fā)展的必要保障。

1 煤礦電氣設(shè)備故障原因

隨著煤炭企業(yè)電氣設(shè)備的科技含量越來越高，設(shè)備管理和故障維修的難度也與日劇增。在煤炭企業(yè)的日常生產(chǎn)經(jīng)營活動中，電氣設(shè)備的維修與管理尤其重要，想要認(rèn)真做好設(shè)備的維修與管理工作，首先就應(yīng)該明確故障的發(fā)生點，然后針對問題展開后續(xù)的維護與管理工作，對癥下藥才能事半功倍。

煤炭企業(yè)電氣設(shè)備故障的原因主要有：

（1）設(shè)備過于陳舊

部分企業(yè)因為受到資金方面的限制，設(shè)備更新速度相對滯后，導(dǎo)致大量老舊設(shè)備還在一線堅持作業(yè)，因此在煤炭日常生產(chǎn)中就存在著很大的安全隱患。另外，大量陳舊設(shè)備的使用必然會伴隨著無休止的管理與維修工作，也需要大量的資金投入，企業(yè)更無力大范圍的更換新電氣設(shè)備。

（2）設(shè)備檢修工作沒有落到實處

煤炭企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜且惡劣，對于越來越精細(xì)化的電氣設(shè)備而言無疑是一種考驗，在適用過程中設(shè)備被磨損的幾率大大增加，因此就需要對其進(jìn)行定期的檢查與維修，并且得到足夠的重視。但在實際作業(yè)中，負(fù)責(zé)設(shè)備管理和維修的工作人員多將注意力放在大型設(shè)備上，對于一些小型設(shè)備關(guān)注度較低，時間一長，故障日積月累便可能引發(fā)大的故障和隱患。

2 煤礦電氣設(shè)備狀態(tài)識別

鑒于煤礦開采等作業(yè)環(huán)境均在地下，危險系數(shù)較高，因此對電氣設(shè)備運行的安全穩(wěn)定性也有極高的要求。作為精細(xì)程度比較高的電氣設(shè)備，一旦其中某一零件出現(xiàn)故障就很可能發(fā)生連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致其他部位出現(xiàn)運行問題，致使煤礦電氣設(shè)備運行驟停，嚴(yán)重者甚至引發(fā)安全隱患。一旦引發(fā)事故首先危及的就是礦井作業(yè)人員的生命安全。由此可見，煤礦電氣設(shè)備的正常運行與否即影響煤礦企業(yè)的經(jīng)營收益又關(guān)乎著工作人員的人身安全，因此必須引起高度重視。對于運行中的煤礦電氣設(shè)備一定要做到實時監(jiān)控，定時檢查，一旦發(fā)現(xiàn)運行故障必須立刻采取維修和管理應(yīng)急措施，不可出現(xiàn)絲毫的馬虎和懈怠。

2.1 人工智能技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)與計算機技術(shù)的高速發(fā)展，令人工智能技術(shù)愈發(fā)成熟，其中在電氣設(shè)備中應(yīng)用比較廣泛的有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊理論和專家系統(tǒng)等，多種應(yīng)用方法均可在煤礦電氣設(shè)備中發(fā)揮出巨大的作用，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表現(xiàn)最為優(yōu)秀，其不但自適應(yīng)性強、收斂性小，而且具有極強的彈性拓?fù)涔δ?，令信息的高速非線性運算得以順利實現(xiàn)。

2.2 煤礦電氣設(shè)備狀態(tài)識別原理

電氣設(shè)備在運行的時候都會發(fā)出工作信號，這種信號是對設(shè)備狀態(tài)的一種解讀，也為后續(xù)的管理和維護提供重要的參考依據(jù)?？紤]到設(shè)備工作環(huán)境的復(fù)雜性，需要分解設(shè)備信號，對其進(jìn)行去噪處理，通過時域和頻域獲取信號特征然后轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)數(shù)據(jù)，再將其傳輸?shù)郊缮窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的子網(wǎng)絡(luò)會對信號的有效組合進(jìn)行多維度狀態(tài)的判定，然后通過人機接口完成信息的輸出。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的子網(wǎng)絡(luò)相互之間的相關(guān)性非常小，具有完全不同的訓(xùn)練樣本，且對輸入特征向量沒有固定要求，不需要向量間存在相關(guān)性，非常適合電氣設(shè)備。

2.3 基于人工智能技術(shù)的煤礦電氣設(shè)備狀態(tài)識別方法

（1）設(shè)備振動信號特征提取

在日常作業(yè)過程中，煤炭電氣設(shè)備會產(chǎn)生振動信號，信號內(nèi)的特征信息可以被提取出來用于識別設(shè)備當(dāng)前的運行狀態(tài)，如圖1 所示。

圖1 設(shè)備振動信號特征提取過程

（2）基于集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)識別

電氣設(shè)備的管理與維護是煤礦企業(yè)日常工作中的重中之重，因此必須實時監(jiān)測電氣設(shè)備的運行狀態(tài)，集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以充分滿足上述需求。集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以被劃分成多個層級，各個子網(wǎng)絡(luò)之間無需過多關(guān)聯(lián)，對子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)定，使其能夠融合設(shè)備發(fā)出的振動信號相同的多種特征，以此來判別設(shè)備當(dāng)下的狀態(tài)。如圖2 所示，是專門為煤礦電氣設(shè)備設(shè)計的串并聯(lián)混合模式集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)劃分為三個層級，目的是提高振動信號的識別精度，為設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)提供更有效的保障。

圖2 設(shè)備狀態(tài)識別

第一層網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)提取煤炭電氣設(shè)備振動信號，完成信號處理與獲得特征數(shù)據(jù)任務(wù)，并進(jìn)行相對狀態(tài)子空間的構(gòu)建；第二層主要負(fù)責(zé)融合信號特征，從不同側(cè)面對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行識別；第三層是對全部輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信號完成全局融合同時向上輸出，最終通過人機接口輸出信號識別結(jié)果。

3 煤礦電氣設(shè)備安全管理案例——以機電運輸設(shè)備為例

3.1 煤礦機電運輸安全的主要影響因素

影響煤炭電氣設(shè)備安全運輸?shù)囊蛩胤譃榭陀^因素和主觀因素兩種。井下特殊作業(yè)人員、礦井電氣設(shè)備操作人員因安全意識低和工作疏忽導(dǎo)致的違規(guī)操作，即為主觀因素；作業(yè)環(huán)境復(fù)雜且惡劣，環(huán)境的濕度、地質(zhì)、空氣以及設(shè)備自身都存在著不同程度的安全隱患，即為客觀因素。但無論那種因素，其都有可能因為一些細(xì)小的差錯而引發(fā)無法預(yù)見的安全事故。

3.2 加強煤礦機電運輸安全管理的措施建議

（1）加強人員教育培訓(xùn)，增強安全意識

人具有主觀能動性，也是安全影響因素中主觀因素的主體，因此想要提升礦井機電運輸設(shè)備的安全管理，就必須從人入手，定期對工作人員進(jìn)行安全宣傳與教育，同時要求所有崗位的員工都熟練掌握電氣設(shè)備的操作技能，保證安全生產(chǎn)，打造出一支專業(yè)技能夠硬，安全意識夠強的優(yōu)秀團隊。

除了安全意識，專業(yè)技能的培訓(xùn)也不可缺少，定期有針對性的開展專項先進(jìn)技術(shù)的培訓(xùn)，為公司培養(yǎng)出一批專業(yè)夠硬的骨干型人才，工作人員的綜合素質(zhì)提高了，礦井機電運輸系統(tǒng)的安全才更有保證。

（2）科學(xué)運用機電技術(shù)，優(yōu)化設(shè)備管理

影響安全的客觀因素中，電氣設(shè)備自身狀況十分關(guān)鍵。通過先進(jìn)的機電技術(shù)，規(guī)范機電運輸設(shè)備在正常作業(yè)過程中的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，便能夠優(yōu)先提升其安全水平。

關(guān)于煤礦電氣設(shè)備的日常管理與維護，可采取技術(shù)資料歸檔管理，為日常設(shè)備的維護與保養(yǎng)制定科學(xué)合理的計劃，同時將每次日常養(yǎng)護內(nèi)容記錄整理在冊，做到一臺設(shè)備一存檔。檔案記錄要包括設(shè)備老化情況、更新?lián)p壞情況以及維修進(jìn)度跟蹤等，為之后的工作提供可靠的參考依據(jù)；另外，管理過程中還必須明確安全規(guī)程和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，不得隨意更改。

（3）強化運輸系統(tǒng)控制，保障系統(tǒng)安全

相較于普通電氣設(shè)備，除了自身的技術(shù)保障外運輸類電氣設(shè)備還有比較高的安全要求。以類似于綜采工作面的絞車作業(yè)為例，在其作業(yè)前必須對其全部按鈕、制動閘、材料、鋼絲繩、聲光信號燈、柱以及各個零部件等進(jìn)行系統(tǒng)性的檢查，保證所有按鈕均開關(guān)順利，制動閘可正常開合，材料捆綁固定牢靠，鋼絲繩無生銹情況，信號燈使用正常，柱子牢固整齊等；絞車啟動前要進(jìn)行信號的發(fā)射，同時正確判斷承載物品的高度與寬度，確保通行順利，一旦運行過程中發(fā)生貨物傾斜的突發(fā)情況，需緊急制動，避免安全事故的發(fā)生。

（4）完善通風(fēng)除塵系統(tǒng)，改善作業(yè)環(huán)境

煤礦井下作業(yè)環(huán)境不僅復(fù)雜而且惡劣，因此必須盡可能改善環(huán)境條件，才能減少安全事故的發(fā)生。其中通風(fēng)系統(tǒng)極為重要，過于潮濕的空氣會加速設(shè)備線路老化的速度，并且十分容易引起短路故障的發(fā)生；另外，井下空氣中二氧化碳和瓦斯的濃度相對較高，發(fā)生意外爆炸的幾率相對較高，綜合以上因素，井下通風(fēng)系統(tǒng)的重要性愈加明顯。與通風(fēng)系統(tǒng)相輔相成的是除塵設(shè)備，過高的塵埃含量不僅影響著作業(yè)人員的身體健康，還會阻礙機電運輸設(shè)備的平穩(wěn)運行。

4 煤礦企業(yè)電氣設(shè)備管理的安全策略

4.1 突出重點管理

煤炭開采出來后，需要通過機電運輸設(shè)備將其轉(zhuǎn)運出來，因此這個環(huán)節(jié)顯得尤為重要。煤炭企業(yè)對安全生產(chǎn)事項都會進(jìn)行非常嚴(yán)格的規(guī)定，例如，一個礦井必須配備三臺以上的水泵，其中兩臺是為了保證作業(yè)的正常運行，另外一臺作為應(yīng)急備用。如此做法是為了保證一旦出現(xiàn)18 到24 小時極限排水作業(yè)時，不會因排水不及時引發(fā)安全隱患。此外，還要對水泵設(shè)備定期維護與檢修，評估其運行狀況，保證當(dāng)井下突發(fā)透水問題是能夠采取應(yīng)急方案，保證井下工作人員可以得到及時的疏散。與之類似的還有預(yù)防礦井電氣監(jiān)管的防爆電氣設(shè)備的安全管理。

4.2 建立并完善煤炭生產(chǎn)中的電氣設(shè)備管理制度

完善煤礦作業(yè)中的電氣設(shè)備管理機制，采取“閉環(huán)管理”的模式，力求做到責(zé)任到人，在加強內(nèi)部管理的同時努力改善井下工作環(huán)境，保證安全作業(yè)。具體做法可從三方面開展：一對用于煤礦生產(chǎn)的電氣設(shè)備進(jìn)行定期管理和維護，提升作業(yè)人員的綜合素質(zhì)，從意識上重視安全生產(chǎn)，從操作上實現(xiàn)安全作業(yè)；二根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實際情況，制定固定周期的電氣設(shè)備檢查和維護工作內(nèi)容，減少因設(shè)備故障觸發(fā)的安全隱患；三制定嚴(yán)格的獎懲制度，并且與工作人員的績效考核聯(lián)系在一起，使工作人員深刻意識到設(shè)備維護與管理是人人有責(zé)的事情，并且時刻不能麻痹大意。

安全生產(chǎn)必須落到實處并且將預(yù)防作為主要手段的重要工作內(nèi)容?？茖W(xué)合理的電氣設(shè)備維護和保養(yǎng)制度，可以有效降低安全隱患，例如定時對設(shè)備進(jìn)行清潔和養(yǎng)護，采取巡回檢查和交接班制度，隨時對設(shè)備的線路、作業(yè)項目和時間進(jìn)行監(jiān)控等辦法，都可以有效消除設(shè)備發(fā)生故障的隱患，保證安全生產(chǎn)的進(jìn)度。另外，組織工作人員定期進(jìn)修學(xué)習(xí)，增強專業(yè)知識，將安全生產(chǎn)銘刻在心里。

結(jié)束語

煤炭企業(yè)在合理更新?lián)Q代陳舊電氣設(shè)備的同時，也要進(jìn)一步加強對電氣設(shè)備的維護與管理，從降低企業(yè)生產(chǎn)成本投入和減少浪費的角度出發(fā)，通過科學(xué)合理的維護與管理措施延長電氣設(shè)備的使用壽命；深化安全管理的理念，讓所有從業(yè)人員從思想上產(chǎn)生足夠的安全意識，這樣才能有效避免事故的發(fā)生，給企業(yè)減少不必要的經(jīng)濟損失，也保證了所有工作人員的人身安全。因此，必須科學(xué)規(guī)范的維護與管理煤礦電氣設(shè)備。