龐偉

摘 要：為確保機(jī)電設(shè)備性能穩(wěn)定、使用期限長(zhǎng)久，需要不定期對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障檢測(cè)，找到問(wèn)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(qiáng)故障診斷技術(shù)在煤礦機(jī)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(jī)電設(shè)備;維修

中圖分類(lèi)號(hào)：TD607;TD407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jī)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(duì)一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，其目的是實(shí)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(duì)機(jī)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(shí)修復(fù)，減少損失，保證作業(yè)的順利進(jìn)行，為企業(yè)創(chuàng)造效益。

1.2 延長(zhǎng)煤礦設(shè)備使用壽命

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

2 機(jī)電設(shè)備故障原因分析

2.1 超負(fù)荷運(yùn)行

通常情況下，所有煤礦機(jī)電設(shè)備在出廠之前都會(huì)設(shè)定好相關(guān)技術(shù)參數(shù)。一旦煤礦機(jī)電設(shè)備工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或超負(fù)荷運(yùn)行，就會(huì)使原本的參數(shù)出現(xiàn)變化，這時(shí)機(jī)電設(shè)備真正輸出的功率參數(shù)就會(huì)大于極限水平，使工作無(wú)法正常持續(xù)下去，性能也會(huì)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(jī)電設(shè)備中的一個(gè)或幾個(gè)零部件出現(xiàn)嚴(yán)重老化和磨損的情況，會(huì)不可避免地對(duì)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(yán)重的零部件的第一時(shí)間更換零件，以使煤礦機(jī)電設(shè)備能正常工作。

2.3 損耗嚴(yán)重

機(jī)電設(shè)備的摩擦系數(shù)會(huì)隨著持續(xù)工作時(shí)長(zhǎng)的增加而增大，進(jìn)而使各部件之間的縫隙變大，使零件出現(xiàn)老化的問(wèn)題，綜合工作能力降低。久而久之，機(jī)電設(shè)備的工作誤差會(huì)不斷增大，熱量也會(huì)逐漸增加，而實(shí)際熱量消耗過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗加大，從而提高故障發(fā)生的可能性。

3 常見(jiàn)的煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)

目前，在煤礦實(shí)際應(yīng)用中，常見(jiàn)的煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)有高壓異步機(jī)電動(dòng)機(jī)的故障診斷技術(shù)、煤礦采煤機(jī)故障診斷技術(shù)、煤礦提升機(jī)故障的診斷技術(shù)、煤礦電動(dòng)機(jī)診斷技術(shù)等。

3.1 高壓異步機(jī)電動(dòng)機(jī)的故障診斷技術(shù)

在煤礦作業(yè)中，高壓異步電動(dòng)機(jī)被廣泛使用。主要原因有兩點(diǎn)：第一，高壓異步電動(dòng)機(jī)的工作效率高，運(yùn)行穩(wěn)定，適合煤礦作業(yè);第二，高壓異步電動(dòng)機(jī)的故障檢測(cè)技術(shù)較多，檢測(cè)效率高，檢測(cè)較為方便。在對(duì)高壓異步電動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以運(yùn)用磁通檢查法對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以檢測(cè)輸出信號(hào)是否存在異常;也可以利用局部放電法對(duì)高壓異步電動(dòng)機(jī)的各處分別檢測(cè)，再通過(guò)智能分析，判斷高壓異步電動(dòng)機(jī)的故障。除此之外，電流高次諧波的變化也比較明顯，可以運(yùn)行電流高次諧波對(duì)高壓異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，但這種方法效率較低，成本較高，因此實(shí)際過(guò)程中使用較少。

3.2 煤礦采煤機(jī)故障診斷技術(shù)

在采煤過(guò)程中，采煤機(jī)受到損傷的概率較大，故障檢測(cè)的頻率較高。如果不能減少采煤機(jī)故障檢測(cè)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(jī)較為受歡迎。加裝的兩個(gè)左右搖臂，不僅可以在工作過(guò)程中保證采煤機(jī)的安全，而且可以協(xié)助工作人員對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行故障檢測(cè)。在采煤機(jī)上裝上特定的檢測(cè)設(shè)備，可在左右搖臂的配合下，定期對(duì)采煤機(jī)故障進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。

3.3 煤礦提升機(jī)故障的診斷技術(shù)

在煤礦工作過(guò)程中，提升機(jī)也是容易出故障的機(jī)電設(shè)備。在工作過(guò)程中，若提升機(jī)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(jī)出現(xiàn)了軟故障，可以通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)部?jī)x器等方式解決。若處理不及時(shí)，就會(huì)演變?yōu)橛补收?，即提升機(jī)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)?bào)廢。因此，在日常檢測(cè)維護(hù)過(guò)程中，要時(shí)刻注意提升機(jī)的各項(xiàng)工作數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)軟故障時(shí)要及時(shí)停止工作進(jìn)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(jī)的提升臂上加裝傳感器，通過(guò)傳感器傳回的數(shù)據(jù)對(duì)提升機(jī)的工作狀況進(jìn)行分析。

3.4 煤礦電動(dòng)機(jī)診斷技術(shù)

處理煤礦電動(dòng)機(jī)故障時(shí)，一般有兩個(gè)步驟。第一步，利用電流傳感器記錄電動(dòng)機(jī)的工作數(shù)據(jù)，再通過(guò)高頻檢測(cè)儀記錄電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的工作情況;第二步，將記錄的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，分析電動(dòng)機(jī)故障來(lái)源。

4 故障診斷技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備維修中的運(yùn)用流程

目前的機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)十分多樣，但在實(shí)際運(yùn)用診斷技術(shù)時(shí)，都需要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)過(guò)程。

4.1 建立數(shù)學(xué)模型

煤礦機(jī)電設(shè)備在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量參數(shù)和數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能詳細(xì)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(jìn)行故障診斷時(shí)，首先要對(duì)參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理，這一步驟需要通過(guò)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型來(lái)完成。該數(shù)學(xué)模型主要包含兩個(gè)層次，即定量層和定性層。機(jī)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(guò)程中產(chǎn)生的各種信號(hào)，這一步的實(shí)現(xiàn)需要依靠傳感器，傳感器針對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)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(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)性;第二，機(jī)電工作過(guò)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?jiǎng)h除這些無(wú)用信息，再對(duì)其余信息進(jìn)行處理，得到直觀的數(shù)據(jù);第三，進(jìn)一步對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)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(cè)

以分析結(jié)果為依據(jù)，進(jìn)一步預(yù)測(cè)設(shè)備損耗、故障原因等。最終的預(yù)測(cè)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(duì)性地為設(shè)備制訂日常保養(yǎng)計(jì)劃，從而在一定程度上延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

5 故障診斷技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)電設(shè)備的對(duì)策

5.1 煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷流程

機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，所應(yīng)用的診斷技術(shù)可借鑒國(guó)內(nèi)其他煤礦企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合金屬礦開(kāi)采的特殊工藝對(duì)該技術(shù)進(jìn)行完善。煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷流程詳見(jiàn)圖2。

在圖2中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的全面檢測(cè)，要依靠獲取的信息。因此，重點(diǎn)要獲取機(jī)電設(shè)備的故障信息。因?yàn)槊旱V開(kāi)采工藝的獨(dú)特性，所以要開(kāi)發(fā)專(zhuān)用配套設(shè)備，例如，傳感器和A/D采集模塊等，以獲取準(zhǔn)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(hào)特征的提取方法

在噪聲問(wèn)題上，將開(kāi)采煤礦和碳礦相對(duì)比，前者噪聲更大。正因?yàn)槭茉肼暤母蓴_，有關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況和故障特征不易被準(zhǔn)確掌握。為了準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障，對(duì)信號(hào)進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別是重中之重。工作人員在檢測(cè)故障時(shí)，可充分利用自適應(yīng)提升小波分解法及特征匹配準(zhǔn)則，迅速掌握設(shè)備中軸承和齒輪的受損信號(hào)。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(duì)原始信號(hào)進(jìn)行預(yù)測(cè)和更新，主要依靠良好的預(yù)測(cè)及更新器來(lái)完成。通過(guò)該措施獲得有關(guān)故障高頻及低頻等信息，從而實(shí)現(xiàn)提高小波分解算法自適應(yīng)性的目標(biāo)。

5.3 機(jī)電設(shè)備維修

煤礦設(shè)備種類(lèi)繁雜，并且數(shù)量多，要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)維修的目標(biāo)極其困難，所以采取多種措施、多種技術(shù)進(jìn)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(cè)作為基礎(chǔ)，以故障預(yù)兆為信號(hào)展開(kāi)維修工作;②依據(jù)診斷結(jié)果對(duì)設(shè)備的工作狀況進(jìn)行判斷，然后規(guī)劃出科學(xué)的檢修周期，即進(jìn)行周期性維修，以做到對(duì)故障的早發(fā)現(xiàn)、早處理;③利用先進(jìn)的診斷及檢測(cè)技術(shù)來(lái)剖析并記錄設(shè)備產(chǎn)生故障的原因、時(shí)間及故障內(nèi)容，以此推測(cè)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(shí)削減安全隱患;④在故障發(fā)生后展開(kāi)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(yǔ)

在煤礦工作中，對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障檢測(cè)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(yùn)營(yíng)，就要定期對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，要提高工作人員的安全意識(shí)和故障檢測(cè)技術(shù)，盡可能減少煤礦損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]張力.故障診斷技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用分析[J].當(dāng)代化工研究，2019（3）：108-109.

[2]郭明明.煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷及維修技術(shù)探究[J].煤，2018（6）：71-72.

[3]任麗強(qiáng).煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷及維修[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2018（3）：71-72.

[4]賈亞鋒.煤礦機(jī)電設(shè)備的使用維修與故障診斷[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2019（5）：154-155.

[5]秦勝學(xué).故障診斷在煤礦機(jī)電設(shè)備安全管理中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2018（14）：88.