煤矿机电设备故障诊断技术应用分析

徐晓东

（平煤股份四矿，河南平顶山 467099）

煤矿机电设备故障诊断技术应用分析

徐晓东

（平煤股份四矿，河南平顶山 467099）

机电设备是矿井生产的重要组成部分，在矿山安全中起着至关重要的作用。因此，一定要高度重视煤矿机电设备的故障诊断工作，利用先进的技术手段，及时判定设备的运行状态和故障原因，迅速排除问题，保障生产安全。

煤矿；机电设备；故障诊断

机电设备故障诊断是一门新兴的科技手段，自20世纪60年代起至今，在各项生产领域中得到了广泛的应用。在此期间，计算机技术的发展应用更是为故障诊断技术的智能化提供了有力支持。如今，虽然智能化故障诊断技术在煤矿机电设备中的应用已经成为常态，越来越多的先进诊断方法被应用到煤矿生产中，但是设备出现故障的频率仍一直较高。这是因为煤矿生产作业大都是在地下进行的，机电设备的运行环境十分恶劣，许多有害气体和颗粒粉尘充斥在采煤掘进面和巷道空气中，而机电设备的工作又是不间歇的昼夜运行，因而在长时间的高压重载以及大力冲击和震动力下，极容易导致设备故障的出现，引发连锁反应。所以，分析探讨故障诊断技术在煤矿机电设备中的应用，有积极的现实意义。

1 机电设备故障诊断技术概述

所谓机电设备故障诊断技术，实质上是一项以防护为主的安全措施，重点是在不影响矿山正常生产的情况下，先利用精密仪器和仪表的数据来把握被诊断设备的运行状态，然后再对设备运行状态和部件参数进行评估和分析。通过防护措施事先发现故障，是机电设备故障诊断技术的核心。在现代诊断技术手段中，传感器技术、信息技术、计算机技术及无线网络技术等都得到了充分的应用。

2 机电设备故障诊断的基本内容

由于机电设备本身及其元器件在过载承压、重复力、腐蚀环境等因素的作用下，会因设备自身的故障机理而产生缺陷，影响设备的整体性能和使用强度。故障诊断技术的内容包括2个部分：①初级技术，即现场工作人员使用的简易诊断技术，主要内容有设备的受力趋向控制，设备故障的早期发现，设备的性能保护，设备效率的监测；②精密技术，即专业技术人员使用的精密诊断技术，主要内容有判定设备可能出现故障的形式和种类，判定故障产生的原因，判定故障的危险程度及其发展预后，制定改善设备运行状态的方案［1］。

3 煤矿机电设备故障诊断方法

3.1 信息获取方法

3.1.1 直接观察法。通过对设备的直接观察获得第一手资料，然后根据对资料的分析作出判断。

3.1.2 温度测定法。这种方法有2种，一种是采用温度计、热电偶、测温笔等对设备表面进行直接测定，另一种是采用红外点温仪或红外热象仪等对设备进行遥测。

3.1.3 微粒分析法。由于设备运行的磨损微粒在润滑油中就可以找到，所以这种方法是直接检查残余物、收集残余物和对油样进行分析。

3.2 构建数学模型

设备的运行参数在一定程度上反映设备的运行情况，通过构建数学模型可以更好地对设备出现故障的参数进行总结，后期可以根据对参数的分析来判定故障的存在。

3.3 采集信号和参数

设备上安装的传感器能够对设备运行状态的各种信号和参数进行收集和测量，技术人员要及时将传感器产生的各种信息传递给计算机数据库，借助计算机存储功能为后续设备参数的比对积累经验。

3.4 信息处理和识别

从作业现场采集到的各种设备信息，有些是不能反映设备运行情况的，必须要对这些采集到的信息进行处理和识别，排除无用信息的干扰，拿有用信息与标准参数进行比对，判定故障的类型，并确定排除故障的方案。

3.5 故障预测

通过对现场采集到的设备信息进行比对、分析和识别，能够在一定程度和范围内对设备运行中可能出现的故障进行预测，为排除故障赢得时间，准备预案。

4 煤矿机电设备故障诊断技术的应用

4.1 振动检测技术的应用

在矿井作业中，振动检测技术使用的仪器有精密诊断仪和简易诊断仪2种。其中，精密诊断仪信号准确，使用率高，更适合于实时故障诊断；简易诊断仪主要应用的检测方法为放大、测量振动信号，更适合于对运行故障的诊断。

4.2 温度检测技术的应用

煤矿井下作业环境复杂，通风不畅，通过对设备运行温度的观察来判定设备故障的发生是很有效的方法。如果设备出现温度上升的情况，则应将监测到的温度变化数据进行前后对比，判断可能出现问题时温度的最高临界点，力求在设备故障发生前予以解决。

4.3 超声波无损检测技术的应用

这是一项先进的检测技术，超声波检测仪非常灵敏，声波穿透力强，能检测设备重要零件的损伤程度，并评价损伤部位的使用年限，为是否需要更换与维修提供依据。

4.4 诊断专家系统的应用

由于煤矿井下地质环境复杂多变，所以，机电设备故障也常常会因此而变得复杂和隐蔽，这就影响了传统故障诊断技术的准确判定。而故障诊断专家系统则可以根据数据库中预存的知识和经验，模拟故障专家的思维过程，对故障作出智能化的分析和判断。

4.5 应用实例

4.5.1 矿井采煤机的应用。采煤机的液压系统可以分为高压部分和低压部分，高压部分与设备负载成正关联，低压部分则恒定不变。

4.5.2 矿井通风机的应用。对矿井主风机进行故障诊断的产品，当前应用较多的是煤炭科学总院重庆分院研制的FJZ型矿井主风机在线监测与故障诊断仪，该系统功能主要有：①在线监测通风机的流量、风压、振动、温度等运行状态信息；②报警参数设置功能；③温度、振动等关键参数趋势分析与预警功能；④各种故障点记忆功能；⑤运行状态实时数据显示、历史记录查询、工况参数列表显示功能；⑥设备温度与振动融合监测诊断功能；⑦故障智能诊断功能等。

4.5.3 矿井对旋式轴流风机轴承的应用。煤矿对旋式轴流风机的轴承主要集中于轴承箱内部进气室下部位置，通常是采用温度检测方法来对故障进行确认，具体步骤为：①在设备运行过程中，如果轴承未进行合理的冷却而导致温度不断增高，需及时对轴承箱采取相应的冷却措施进行冷却；②不恰当的加油管理也容易导致温度上升，因此对轴承箱进行加油时，务必要严格控制好加油量，避免因油量过多而导致温度上升；③轴承在长期运行过程中，因不断的磨损会出现脱皮和麻坑，导致间隙不断增大，这些情况都会使温度增高，对此可采用听轴承声音和测量振动来判断。

综上，机电设备故障诊断技术不仅是设备安全运行的保障，更是矿山安全生产的保障，对其运行状态应予以高度重视。

［1］董明.超声检测技术在煤矿机电设备安全检测中的应用［J］.矿山机械，2013（2）：124-126．

Application Analysis of Fault Diagnosis Technology for Coal Mine Electromechanical Equipment

Xu Xiaodong
（Ping Coal Shares Four Mine，Pingdingshan Henan 467099）

Mechanical and electrical equipment is an important part of mine production,which plays a vital role in mine safety.Therefore,we must attach great importance to the coal mine mechanical and electrical equipment fault diagnosis work,use advanced technical means to timely determine the equipment running status and fault reasons, quickly eliminate problems,to ensure production safety.

coal mine；electromechanical equipment；fault diagnosis

TD407

：A

：1003-5168（2017）01-0087-02

2016-12-05

徐晓东（1982-），男，本科，助理工程师，研究方向：矿山机电。