王 超

（長(zhǎng)治三元中能煤業(yè)有限公司， 山西 長(zhǎng)治 046600）

引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提升，機(jī)械生產(chǎn)期間的故障問(wèn)題對(duì)機(jī)械裝置系統(tǒng)的影響也變得越來(lái)越大。尤其是在煤礦機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)期間，一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題，不但會(huì)影響整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的正常運(yùn)行，且還會(huì)導(dǎo)致安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，嚴(yán)重?fù)p害了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。而設(shè)備故障監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)綜合采用了計(jì)算機(jī)信號(hào)處理、傳感器等多種學(xué)科技術(shù)，可以通過(guò)特定信號(hào)準(zhǔn)確判斷故障部位，及早檢測(cè)故障問(wèn)題，降低機(jī)電設(shè)備事故問(wèn)題的發(fā)生幾率[1]。

1 煤礦機(jī)電設(shè)備常見(jiàn)的監(jiān)測(cè)方法

近年來(lái)，煤礦機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，其主要通過(guò)構(gòu)造特定試驗(yàn)環(huán)境，或在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)利用特定設(shè)備及方法對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全面實(shí)時(shí)監(jiān)控，在保證煤炭產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上確保煤礦企業(yè)的安全運(yùn)營(yíng)，提升經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

煤礦機(jī)電設(shè)備存在多種監(jiān)測(cè)內(nèi)容，具體包括以下兩個(gè)方面：一是測(cè)試主要零部件。受力構(gòu)件、易燃件、磨損件以及易損件等均屬于煤礦機(jī)電設(shè)備的零部件，直接影響著設(shè)備運(yùn)行的安全性。在測(cè)試時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)在特定試驗(yàn)臺(tái)架上，根據(jù)零部件技術(shù)要求，模擬實(shí)際工作時(shí)的荷載力、工作環(huán)境以及受載特性等因素，對(duì)零部件進(jìn)行檢測(cè)，分析其性能、強(qiáng)度、使用壽命、對(duì)環(huán)境耐受力以及可靠性等，以確保設(shè)備的整體質(zhì)量水平。在監(jiān)測(cè)時(shí)一般采用傳感器、記錄儀、放大器、計(jì)算機(jī)以及分析儀等設(shè)備。二是進(jìn)行整機(jī)試驗(yàn)。主要在試驗(yàn)臺(tái)或試驗(yàn)場(chǎng)模擬實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境，測(cè)試組裝成臺(tái)的設(shè)備機(jī)組，并根據(jù)要求記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析設(shè)備的安全性、適用性以及可靠性等性能指標(biāo)。整機(jī)試驗(yàn)具備較大規(guī)模，企業(yè)需要投入大量資本，且提供足夠的試驗(yàn)空間，因此只有煤礦重要機(jī)電設(shè)備才可進(jìn)行整機(jī)試驗(yàn)[2]。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)

2.1 對(duì)礦井提升設(shè)備的故障診斷

在礦井生產(chǎn)過(guò)程中，提升設(shè)備占據(jù)十分重要的作用，且其擔(dān)任多項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)，比如人員運(yùn)輸、材料運(yùn)輸、提升原煤矸石以及設(shè)備運(yùn)輸?shù)?。由此看出，提升設(shè)備的運(yùn)行情況不但關(guān)系著煤礦生產(chǎn)效率，且還影響著礦井工作人員的人身安全。礦井生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，對(duì)各項(xiàng)安全指標(biāo)要求較高，提升系統(tǒng)需具備較高的整體性能，對(duì)此，企業(yè)應(yīng)采用完整的診斷技術(shù)，采用單一傳感器的檢測(cè)方法，利用頻譜分析得出監(jiān)測(cè)結(jié)果，具體傳感器安裝情況如圖1所示。

圖1 提升設(shè)備傳感器安裝示意圖（mm）

但礦井提升設(shè)備的組成較為復(fù)雜，多個(gè)系統(tǒng)之間很容易發(fā)生故障問(wèn)題，增大了故障的監(jiān)測(cè)難度。對(duì)此，企業(yè)應(yīng)采用傳感器信息融合技術(shù)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提升設(shè)備的運(yùn)行情況，期間傳感器可以將設(shè)備的速度、定位以及周期等參數(shù)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，并在處理后反饋給技術(shù)人員[3]。提升設(shè)備存在較多監(jiān)測(cè)點(diǎn)，企業(yè)也可以采用集散管理方式，確保一個(gè)分站點(diǎn)發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)不會(huì)影響整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，具體如下頁(yè)圖2所示。

2.2 對(duì)采煤機(jī)的故障診斷

圖2 礦井提升設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)圖

采煤機(jī)的故障問(wèn)題主要發(fā)生于液壓系統(tǒng)，且由高壓與低壓系統(tǒng)組成。其中低壓為常量，高壓與負(fù)載成正比關(guān)系，若液壓系統(tǒng)在運(yùn)行期間出現(xiàn)壓力與負(fù)載比例異常問(wèn)題，例如當(dāng)負(fù)載提高、高壓降低時(shí)應(yīng)立即停機(jī)；當(dāng)?shù)蛪合陆祫t表明采煤機(jī)系統(tǒng)或補(bǔ)油處出現(xiàn)故障；當(dāng)高壓下降、低壓上升時(shí)則需要檢查安全閥，確定其是否發(fā)生竄液?jiǎn)栴}。當(dāng)油溫升高時(shí)，應(yīng)觀察牽引部油箱油位是否上升，并抽油樣進(jìn)行觀察，若出現(xiàn)油水分離情況應(yīng)及時(shí)換油。當(dāng)牽引部存在異常聲響問(wèn)題時(shí)應(yīng)檢查過(guò)濾器的堵塞情況，檢查吸油管是否已漏氣。當(dāng)雜質(zhì)混入液壓油中后會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾器堵塞，為了防止雜質(zhì)混入，技術(shù)人員應(yīng)做好檢查工作并定期清洗過(guò)濾器，及時(shí)抽樣分析。

在檢查采煤機(jī)液壓系統(tǒng)時(shí)需要借助完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其主要由傳感器、傳輸接口、主機(jī)以及分站等部分組成，監(jiān)測(cè)期間傳感器會(huì)收集采煤機(jī)的運(yùn)行信息，并通過(guò)傳輸接口將信息傳輸至分站進(jìn)行處理，之后主機(jī)全面處理信息，分析故障問(wèn)題。通過(guò)采用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以有效檢測(cè)故障，還可以提升采煤機(jī)的工作效率，延長(zhǎng)使用壽命[4]。

2.3 對(duì)通風(fēng)機(jī)的故障診斷

當(dāng)前通風(fēng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)設(shè)備并不多，應(yīng)用最為廣泛則是通風(fēng)機(jī)集中檢測(cè)儀以及礦井主風(fēng)機(jī)在線(xiàn)檢測(cè)與故障診斷儀。其中主風(fēng)機(jī)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與故障診斷儀采用了8089單片機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了故障診斷與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的一體化。具體而言此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要具備以下功能，一是可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，測(cè)量風(fēng)機(jī)振動(dòng)頻率、軸心軌跡、風(fēng)量、負(fù)壓以及軸溫等參數(shù)，并可以巡回顯示；二是可以進(jìn)行故障報(bào)警；三是可以分析加速度時(shí)域與頻譜；四是實(shí)現(xiàn)了智能診斷，可以快速定位通風(fēng)機(jī)故障部位，并利用高精度傳感器測(cè)量故障振動(dòng)加速度，計(jì)算振動(dòng)烈度與功率，在灰色關(guān)聯(lián)度分析后判斷故障類(lèi)型。

2.4 礦用高壓異步電動(dòng)機(jī)故障診斷

煤礦生產(chǎn)中的高壓異步電動(dòng)機(jī)主要包括水泵以及壓風(fēng)機(jī)等，其運(yùn)行期間會(huì)發(fā)生絕緣老化以及機(jī)械損傷等問(wèn)題，影響了煤礦生產(chǎn)的正常流程。對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)故障，企業(yè)應(yīng)采用以下幾種監(jiān)測(cè)技術(shù)，一是局部放電監(jiān)測(cè)，高壓電動(dòng)機(jī)定子側(cè)發(fā)生電氣故障后多呈現(xiàn)放電現(xiàn)象加劇趨勢(shì)，由此應(yīng)利用定子電流互感器及高頻檢測(cè)儀測(cè)定放電強(qiáng)度，以辨別各種定子故障問(wèn)題，但這種方法對(duì)部分低壓電機(jī)效果較差。二是電流高次諧波檢測(cè)技術(shù)，定子繞組故障會(huì)導(dǎo)致電流高次諧波增加，對(duì)此企業(yè)可以利用定子電流不平衡現(xiàn)象測(cè)定異步電動(dòng)機(jī)故障。

3 煤礦機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的應(yīng)用

以長(zhǎng)治三元中能煤業(yè)有限公司為例，結(jié)合機(jī)電設(shè)備常見(jiàn)故障分析監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的具體應(yīng)用。

首先是高壓異步電動(dòng)機(jī)故障的監(jiān)測(cè)，三元中能煤業(yè)生產(chǎn)期間主要利用高壓異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行開(kāi)采工作，對(duì)于其故障問(wèn)題主要采用局部放電以及磁通檢測(cè)技術(shù)，利用高次諧波檢測(cè)分析高壓電器故障問(wèn)題。但由于企業(yè)沒(méi)有對(duì)高低壓進(jìn)行根本限制，且操作人員缺乏專(zhuān)業(yè)檢測(cè)技術(shù)，以致低壓機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測(cè)效果并不理想。其次是通風(fēng)機(jī)故障的診斷，三元中能煤業(yè)公司采用的通風(fēng)機(jī)型號(hào)FBCDZ-8-No.26型礦用防爆對(duì)旋式軸流通風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，轉(zhuǎn)速為599 r/min，監(jiān)測(cè)時(shí)采用在線(xiàn)檢測(cè)儀，并監(jiān)視定時(shí)器、中斷源以及高速輸入輸出接口的控制，高效控制系統(tǒng)指令。期間利用小波包分解提取通風(fēng)機(jī)特征，回歸處理后將信息輸入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，判斷通風(fēng)機(jī)是否出現(xiàn)不對(duì)中故障。最后是采煤機(jī)的故障診斷，三元中能煤業(yè)公司采用的是國(guó)產(chǎn)的采煤機(jī)，在檢測(cè)參數(shù)的體現(xiàn)階段效果較差，且檢測(cè)范圍有限，整體檢測(cè)功能較低。對(duì)此，企業(yè)采用了電牽引采煤機(jī)的故障診斷檢測(cè)系統(tǒng)，在結(jié)合152.4 mm顯示單元的基礎(chǔ)上做到了對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行工況及時(shí)監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

煤礦機(jī)電設(shè)備故障問(wèn)題具備突發(fā)性、隨機(jī)性以及潛伏性等特征，且故障原因多種多樣。對(duì)此，煤礦生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)結(jié)合實(shí)踐不斷改善生產(chǎn)條件，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備故障監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的研究力度，做好機(jī)電管理人員的培訓(xùn)工作，從而確保企業(yè)可以合理利用各種故障診斷技術(shù)，保障煤礦機(jī)電系統(tǒng)的安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)。