屈 陽(yáng)

（汾西礦業(yè)集團(tuán)南關(guān)煤業(yè)公司， 山西 靈石 031300）

引言

采煤機(jī)是整個(gè)煤礦生產(chǎn)鏈條中非常關(guān)鍵的一環(huán)，其囊括了機(jī)械、液壓傳動(dòng)和電子電氣等多種功能，結(jié)構(gòu)精密而復(fù)雜。而采煤機(jī)作業(yè)環(huán)境則相對(duì)惡劣復(fù)雜，對(duì)采煤機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行造成了很大的威脅，一旦采煤機(jī)發(fā)生故障停機(jī)，綜采面生產(chǎn)就會(huì)停轉(zhuǎn)，這給煤礦生產(chǎn)作業(yè)帶來(lái)極為嚴(yán)重的干擾。為了第一時(shí)間查明并排除故障隱患，煤礦設(shè)備檢修管理部門(mén)應(yīng)建立并完善采煤機(jī)故障診斷體系，對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行工況予以有效監(jiān)測(cè)控制，及時(shí)診斷明確故障，并采取必要的預(yù)防措施[1]。

1 采煤機(jī)常見(jiàn)的幾種故障

1.1 機(jī)械系統(tǒng)故障

采煤機(jī)機(jī)械系統(tǒng)故障一般以軸承部位最為多見(jiàn)。在采煤機(jī)結(jié)構(gòu)中，牽引鏈輪受力分布不均且載荷較大，易使軸承部分磨損、滾動(dòng)體破裂等問(wèn)題多發(fā)。此類故障對(duì)鏈輪以及鏈輪軸等機(jī)械零件性能以及結(jié)構(gòu)完整性造成嚴(yán)重影響[2]。同時(shí)，采煤機(jī)搖臂傳動(dòng)軸也承受較大的應(yīng)力，特別是在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，采煤機(jī)搖臂不停升降，如果潤(rùn)滑措施不到位或不合理，就會(huì)導(dǎo)致軸承磨損，從而引發(fā)故障。應(yīng)注意的是，除軸承過(guò)載可導(dǎo)致軸承故障外，軸承安裝不到位、潤(rùn)滑系統(tǒng)污染、支撐座變形以及潤(rùn)滑效果不佳等因素同樣會(huì)導(dǎo)致軸承故障。除此之外，軸承材料缺陷、設(shè)計(jì)因素以及制造流程等因素均對(duì)軸承使用性能和壽命產(chǎn)生不同程度的干擾。

機(jī)械系統(tǒng)中，除比較常見(jiàn)的軸承故障外，也包括其他部分的故障。齒輪傳動(dòng)以及聯(lián)結(jié)模塊故障可引起部件過(guò)載受損以及疲勞破壞問(wèn)題；聯(lián)結(jié)松動(dòng)則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)載荷分布異常，引起部件受損甚至鍛煉問(wèn)題。上述故障現(xiàn)象均會(huì)導(dǎo)致采煤機(jī)機(jī)械部分不同程度發(fā)熱，局部溫度異常升高。無(wú)論是安裝制造還是后期使用、零部件缺陷，均會(huì)影響采煤機(jī)整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 液壓系統(tǒng)故障

在采煤機(jī)結(jié)構(gòu)中，液壓系統(tǒng)可謂整個(gè)系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)故障的部分，其故障頻率也居于采煤機(jī)各模塊之首。雖然隨著現(xiàn)代科技和煤礦綜采設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展完善，自動(dòng)調(diào)速以及過(guò)載保護(hù)等技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于采煤液壓系統(tǒng)上，但其依然難以有效預(yù)防和避免液壓系統(tǒng)故障。首先，采煤機(jī)作業(yè)環(huán)境比較惡劣，液壓系統(tǒng)容易受到井下諸多不良條件的影響，其故障因素極為復(fù)雜，檢修人員很難第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并明確故障類型和發(fā)生未知。其次，井下惡劣的作業(yè)環(huán)境也使得檢修人員難以全面深入排查和檢修液壓系統(tǒng)，如果檢修操作不當(dāng)，還有可能引起設(shè)備二次污染問(wèn)題[3]。在液壓系統(tǒng)故障中，油液污染是發(fā)生率最高的一種故障，如果油液中摻雜過(guò)量雜質(zhì)，電機(jī)馬達(dá)和液壓泵就會(huì)受到嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致油液泄漏。這直接影響系統(tǒng)內(nèi)部油液流量，工作壓力驟降且局部溫度異常升高。情況嚴(yán)重者或造成控制閥失控以及閥芯移動(dòng)受阻等現(xiàn)象，系統(tǒng)內(nèi)部壓力以及流量也隨之出現(xiàn)異常。此外，外部雜質(zhì)入侵以及系統(tǒng)密封性能不佳同樣會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏等一系列故障問(wèn)題。

2 采煤機(jī)常見(jiàn)故障的幾種診斷方法

2.1 鐵譜分析法

機(jī)械故障診斷法中應(yīng)用最常見(jiàn)的一種是鐵譜分析法，該診斷方法適用于低速、高沖擊力以及高載荷機(jī)械設(shè)備，采煤機(jī)就是此類機(jī)械設(shè)備中的一種，所以采用鐵譜分析法檢測(cè)采煤機(jī)故障是比較合理的。其原理主要是采用高強(qiáng)度磁場(chǎng)對(duì)機(jī)械設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)加以處理，處理后油液黏滯阻力、磁場(chǎng)力以及重力值較高，進(jìn)而根據(jù)大小將油液中的磨粒依次分離，最終根據(jù)顆粒大小在基片上沉淀并制備為譜片。檢測(cè)人員通過(guò)顯微鏡對(duì)磨粒體積和具體形狀進(jìn)行觀察，對(duì)磨粒類型做出進(jìn)一步分析；通過(guò)光密度計(jì)計(jì)算統(tǒng)計(jì)磨粒數(shù)量，并結(jié)合顆粒體積、密度以及成分評(píng)估采煤機(jī)零部件磨損原因、嚴(yán)重程度以及具體磨損部位[4]。

2.2 溫度監(jiān)測(cè)法

此種診斷方法具有快速靈敏的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，而且準(zhǔn)確性非常高。一旦系統(tǒng)零部件承受的摩擦應(yīng)力超出正常水平，設(shè)備就會(huì)受到極大磨損，然而磨損檢測(cè)以及油樣分析往往耗時(shí)較長(zhǎng)，檢修人員難以快速檢出故障并采取有效的止損措施[5]。相比之下，溫度監(jiān)測(cè)可以直接反映系統(tǒng)部件磨損情況，檢修人員利用監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握采煤機(jī)溫度，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)的方式即可對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)做出及時(shí)有效的分析和評(píng)估。

同時(shí)，采煤機(jī)故障診斷中的溫度監(jiān)測(cè)方法具有很高的實(shí)用性。因?yàn)樵跍囟缺O(jiān)測(cè)功過(guò)程中，監(jiān)測(cè)模塊主要集中于油箱以及機(jī)械軸承等關(guān)鍵部位。檢修人員可實(shí)時(shí)掌握這些觀測(cè)指標(biāo)的溫度變化，定時(shí)對(duì)其溫度動(dòng)態(tài)變化做出記錄，并在此基礎(chǔ)上分析溫度變動(dòng)趨勢(shì)，做出合理的預(yù)估和評(píng)測(cè)。檢修人員還應(yīng)定期開(kāi)展油樣分析，以便于明確采煤機(jī)出現(xiàn)的故障問(wèn)題，合理預(yù)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

對(duì)于液壓系統(tǒng)，檢修人員對(duì)采煤機(jī)檢修的過(guò)程中可首先掌握系統(tǒng)溫度、壓力以及流量等多項(xiàng)指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上做出故障檢測(cè)診斷。還可按照功能不同把液壓系統(tǒng)分為不同部分，通過(guò)布設(shè)溫度傳感器以及壓力傳感器等方式在不同位置建立在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)，設(shè)置配套的檢測(cè)場(chǎng)。一旦建立檢測(cè)場(chǎng)，檢修人員可基于系統(tǒng)溫度以及壓力變化做出綜合分析和判斷，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的快速定位，并明確故障誘因。除此之外，液壓系統(tǒng)診斷中也可采用油樣分析法，定期對(duì)油液污染程度實(shí)施檢測(cè)，及時(shí)采取相應(yīng)的清理措施，有效解決液壓油質(zhì)污染問(wèn)題，避免故障惡化進(jìn)展，為系統(tǒng)運(yùn)行安全和穩(wěn)定性提供必要保障。

2.3 人工智能診斷法

考慮到采煤機(jī)故障的隱蔽性和復(fù)雜性，普通檢測(cè)手段可能有所遺漏，難以及時(shí)查明故障，導(dǎo)致檢修效率偏低，甚至存在診斷錯(cuò)誤、故障惡化、延誤搶修等現(xiàn)象。隨著近年來(lái)人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，采煤機(jī)故障診斷有了新的方向，采煤機(jī)專家診斷系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)可有效診斷一些具有較高復(fù)雜性以及隱蔽性的系統(tǒng)故障，其診斷效果與系統(tǒng)知識(shí)質(zhì)量以及知識(shí)容量有密切關(guān)聯(lián)。通常來(lái)說(shuō)，專家系統(tǒng)的知識(shí)架構(gòu)包括大量啟發(fā)性以及事實(shí)性信息，這些內(nèi)容業(yè)已經(jīng)過(guò)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)專家認(rèn)證。其中啟發(fā)性信息以專業(yè)判別規(guī)則為主，其源自專家解決問(wèn)題的思路和做法，經(jīng)過(guò)精煉并且規(guī)范化處理，具有啟發(fā)性特點(diǎn)。綜合此類專業(yè)性知識(shí)，通過(guò)搭建知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法來(lái)支持系統(tǒng)故障診斷，其診斷水平也明顯高于單一系統(tǒng)。而且專家系統(tǒng)對(duì)于一些殘缺遺漏不夠完整的信息，或者相互矛盾的信息都能予以有效處理，并提出一種或多種可行性解決方案，同時(shí)結(jié)合知識(shí)庫(kù)信息對(duì)故障診斷與推理過(guò)程做出闡釋和說(shuō)明，最終結(jié)論也更為可靠。

3 結(jié)語(yǔ)

在煤礦企業(yè)日常生產(chǎn)中，采煤機(jī)的作用極為重要，采煤機(jī)運(yùn)行效率和工作質(zhì)量直接影響整個(gè)煤礦的運(yùn)轉(zhuǎn)與生產(chǎn)效率。只有及時(shí)診明、排除故障，確保采煤機(jī)高效、安全運(yùn)行，才能確保煤礦生產(chǎn)效率和采煤質(zhì)量。由此來(lái)看，煤礦檢修人員應(yīng)充分重視采煤機(jī)故障分析診斷與控制，為煤礦生產(chǎn)提供必要的安全保障。