综采工作面采煤机故障诊断与应对方法

韩伟峰

（河南大有能源股份有限公司耿村煤矿，河南三门峡 472431）

1 采煤机工作原理

动力系统是采煤机的核心部位，采煤机在动力系统的牵引作用下可以实现采煤机的正反牵引以及停牵引。根据滚筒的数量可以将采煤机分为双滚筒采煤机和单滚筒采煤机。图1 中a图是采煤机通过滚筒进行煤的输送，运行在采煤机的下面；b 图显示的是采煤机的装煤工作，这种工作原理的采煤机属于单筒采煤机；c 图显示的是双筒采煤机，采煤机中首尾进行双向采煤。双滚筒采煤机的两个滚筒分别位于采煤机的两侧，位于前面的滚筒主要负责顶煤的切割，位于后面的滚筒主要负责底煤的切割，两个滚筒的旋转方向相反。

2 采煤机常见故障原理研究

采煤机由于结构复杂，采煤机的故障通常分为电气故障、机械故障和液压设备故障等3 种类型。

2.1 采煤机电气装置故障机理探究

采煤机的常见故障出现在启动电路、传感器、电机、遥控器、升降装置、变频器等部位。各个部位的故障现象以及故障分析如表1 和表2 所示。

图1 采煤机工作原理

常见的电气故障为牵引机不牵引。采煤机不牵引是电牵引采煤机最为头疼的故障。电牵引采煤机采用的是三相电流，采煤机的变频控制功能由采煤机的电机实现，通过改变电源频率感应的方式实现对牵引速度的控制。在电牵引采煤机的变频控制器内部电气半导体器件十分多，采煤机在工作过程中会产生大量的热，这些热会导致电气元件性能降低，出现故障。采煤机的工作环境通常比较恶劣，采煤机在工作过程中，采煤机所受冲击载荷较大，电气组建负荷较高，电压电流不稳定。这些会导致电压电流不稳定，导致变频器熔断器烧毁或者烧毁晶闸管续流二机管等，从而导致采煤机的变频器出现故障。

表1 端头站、遥控器故障现象与故障分析

表2 瓦斯断电仪或者传感器故障分析

2.2 采煤机机械装置故障机理

煤矿中的采煤机结构比较复杂，并且工作环境较为恶劣，因此非常容易导致其出现机械故障，其中最容易出现故障的部件是齿轮和轴承。

（1）齿轮故障。齿轮故障常见的形式有齿轮面磨损、齿面接触疲劳等。齿面磨损的主要原因是由于其运转时间太长，导致附着于上面的润滑油润滑效果下滑，进而使其机械设备之间出现机械磨损。齿轮处于运转状态时，一直是机械设备发生咬合，因此一旦润滑油油质不好或者润滑油润滑效果下滑必然会导致齿轮出现磨损。一旦出现润滑油缺失，长时间的机械磨损必然导致齿轮的温度上升，很容易导致齿轮表面发生擦伤，产生剪应力，甚至出现齿轮碎裂，从而引起采煤机设备出现故障。

（2）轴承故障。采煤机的轴承出现故障主要存在两种形式：噪声和温度过高。如果采煤机在工作时轴承发出异响，可以初步确定采煤机的轴承出现了故障。此时应该立即停止采煤机的运转，及时修复轴承，保证采煤机安全运行。如果采煤机工作时间过长，润滑效果必然降低，必然引起轴承的机械摩擦，从而会产生一定的噪音。如果采煤机的轴承驱动负载过大，很可能引起采煤机的温度过高，由于热障冷缩作用导致轴承出现故障。

2.3 采煤机液压装置故障机理分析研究

（1）过滤器堵塞，液压系统泄漏。过滤器堵塞是采煤机的液压装置的常见故障。液压油混入机械杂质后，非常容易导致过滤器堵塞。因此，采煤机在使用时应该经常对过滤器进行清理。一旦机械杂质进入过滤器后，机械杂质将进入液压系统，使有些液压元件受到损害，从而导致系统泄漏。为了避免这一情况的发生，应该定期对其进行检查。

（2）低压表的压力不下降。低压表的压力无法下降大多数是由于液压制动回路的刹车阀失灵或者是主回路油液里面污染物使阀芯蹩卡，造成制动闸油路不通，压力油无法进入制动闸，从而使其处于制动状态，此时系统可能产生不正常的声响。这种情况的处理方法是修理或更换刹车阀。

3 采煤机常见故障的诊断方法与应用

3.1 温度监测法

温度监测法是采煤机故障分析与诊断的常用方法。当采煤机处于高度运转状态时，许多部件如果出现故障，常常会伴有摩擦现象，摩擦作用会导致其温度会升高，温度传感器会通过对部件温度的监测诊断其是否处于正常运转状态。

在采煤机工作时，如果装置或者部件的受力不均匀常常会导致其出现摩擦现象。例如常见的有：截割系统的齿轮，一旦因为受力不规则常常会导致齿轮磨损，或者轴承断裂。机械设备相互之间的摩擦作用会使其温度迅速升高，温度传感器通过对温度的监测通常都能够有效地诊断到系统的故障。

采煤机滚筒中的轴承如果出现故障，在摩擦作用下，采煤机内部的气缸温度会急剧升高，传感器的灵敏感应会马上触发并报警。这种温度监测法对于采煤机故障的诊断和分析是否有效。工作人员可以根据温度过高出现的位置，迅速对故障进行定位。

3.2 振动诊断法

采煤机处于运转状态时，在机械设备的作用下常常会产生一定幅度的振动，并且其振动的频率也比较固定。因此，可以通过诊断装置的振动幅度和振动频率诊断其是否出现故障。故障的诊断人员通常会根据各种不同类型的故障现象以及对应故障的振动幅度和频率建立了映射表。当出现相应幅度的振动或者相应频率时会根据映射表，帮助其对故障进行迅速定位。

目前，最常用的振动诊断法是可知振动诊断。该方法是基于采煤机的振动信号对其进行故障诊断。该方法的诊断流程：①对齿轮振动信号进行收集；②调理电路处理，将数据传输到计算机中，获取幅值、频率等特值；③设定故障阈值，触发可以发出故障警报。

3.3 铁谱分析法

铁谱分析法是针对故障发生的原因进行分析，采煤机在煤矿中的经常处于高度的运转状态，机械设备的日常磨损较为严重，许多设备的故障通常都是由于机械磨损导致的。因此，通过采集机械部件的碎片，可以分析出机械设备工作状态，这就是铁谱分析法。

铁谱分析法需要借助高磁场，然后再利用重力场和磁场的作用，对机械设备的碎屑进行分离，然后将其进行制作成谱片，对其进行检测分析。

4 结束语

本文重点对综采工作面采煤机进行了故障诊断分析，重点分析温度监测法、振动诊断法、和铁谱分析法等3 种方法在故障诊断的应用。为采煤机的故障诊断提供了借鉴与思考。