故障诊断技术在煤矿机电设备维修中的应用

庞伟

摘 要：为确保机电设备性能稳定、使用期限长久，需要不定期对煤矿机电设备进行故障检测，找到问题出现的原因，并提出相应解决办法，从而提高维修效率。因此，加強故障诊断技术在煤矿机电设备维修中的应用尤为重要。

关键词：故障诊断技术;煤矿机电设备;维修

中图分类号：TD607;TD407 文献标识码：A 文章编号：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 煤矿机电设备故障维修的重要性

1.1 提升煤矿设备的效率

对一个企业来说，其目的是实现利益最大化，煤矿企业也不例外。随着科技的发展，煤矿企业对机电设备的需求也不断提高，当设备出现故障后，要及时修复，减少损失，保证作业的顺利进行，为企业创造效益。

1.2 延长煤矿设备使用寿命

为了延长机电设备使用寿命和保证设备正常运行，无论设备是否出现故障，都要对机电设备进行维修和保养。科学有效地使用故障检测技术，及时诊断故障，能减少一定的安全隐患，从而提前做好应对措施，减少故障发生的可能性，对机电设备的安全作业有着十分重要的意义。

2 机电设备故障原因分析

2.1 超负荷运行

通常情况下，所有煤矿机电设备在出厂之前都会设定好相关技术参数。一旦煤矿机电设备工作时间过长或超负荷运行，就会使原本的参数出现变化，这时机电设备真正输出的功率参数就会大于极限水平，使工作无法正常持续下去，性能也会发生改变，从而提高故障发生率[1-5]。

2.2 更新换代较慢

如果机电设备中的一个或几个零部件出现严重老化和磨损的情况，会不可避免地对煤矿设备正常工作造成极大的不良影响。因此，务必要在发现磨损严重的零部件的第一时间更换零件，以使煤矿机电设备能正常工作。

2.3 损耗严重

机电设备的摩擦系数会随着持续工作时长的增加而增大，进而使各部件之间的缝隙变大，使零件出现老化的问题，综合工作能力降低。久而久之，机电设备的工作误差会不断增大，热量也会逐渐增加，而实际热量消耗过大，会导致损耗加大，从而提高故障发生的可能性。

3 常见的煤矿机电设备故障诊断技术

目前，在煤矿实际应用中，常见的煤矿机电设备故障诊断技术有高压异步机电动机的故障诊断技术、煤矿采煤机故障诊断技术、煤矿提升机故障的诊断技术、煤矿电动机诊断技术等。

3.1 高压异步机电动机的故障诊断技术

在煤矿作业中，高压异步电动机被广泛使用。主要原因有两点：第一，高压异步电动机的工作效率高，运行稳定，适合煤矿作业;第二，高压异步电动机的故障检测技术较多，检测效率高，检测较为方便。在对高压异步电动机故障进行检测时，可以运用磁通检查法对电动机的输出信号进行检测，以检测输出信号是否存在异常;也可以利用局部放电法对高压异步电动机的各处分别检测，再通过智能分析，判断高压异步电动机的故障。除此之外，电流高次谐波的变化也比较明显，可以运行电流高次谐波对高压异步电动机进行检测，但这种方法效率较低，成本较高，因此实际过程中使用较少。

3.2 煤矿采煤机故障诊断技术

在采煤过程中，采煤机受到损伤的概率较大，故障检测的频率较高。如果不能减少采煤机故障检测成本，将在很大程度上影响煤矿的收益。目前，左右摇臂采煤机较为受欢迎。加装的两个左右摇臂，不仅可以在工作过程中保证采煤机的安全，而且可以协助工作人员对采煤机进行故障检测。在采煤机上装上特定的检测设备，可在左右摇臂的配合下，定期对采煤机故障进行自动检测。

3.3 煤矿提升机故障的诊断技术

在煤矿工作过程中，提升机也是容易出故障的机电设备。在工作过程中，若提升机出现转速不稳定、提升力明显下滑、发出声音不正常、温度明显升高等状况，表明提升机出现了软故障，可以通过调节内部仪器等方式解决。若处理不及时，就会演变为硬故障，即提升机出现不可逆转的损伤，需要更换零件才能修复，甚至会报废。因此，在日常检测维护过程中，要时刻注意提升机的各项工作数据，发现软故障时要及时停止工作进行修复，避免恶化为硬故障。目前最常用的做法是，在提升机的提升臂上加装传感器，通过传感器传回的数据对提升机的工作状况进行分析。

3.4 煤矿电动机诊断技术

处理煤矿电动机故障时，一般有两个步骤。第一步，利用电流传感器记录电动机的工作数据，再通过高频检测仪记录电动机转子的工作情况;第二步，将记录的数据与标准参数进行对比，分析电动机故障来源。

4 故障诊断技术在煤矿机电设备维修中的运用流程

目前的机电设备故障诊断技术十分多样，但在实际运用诊断技术时，都需要经过以下几个过程。

4.1 建立数学模型

煤矿机电设备在工作过程中会产生大量参数和数据，通过对这些数据进行分析，能详细了解设备的工作情况，可将此作为故障诊断的基础。因此，在进行故障诊断时，首先要对参数和数据进行搜集和整理，这一步骤需要通过构建数学模型来完成。该数学模型主要包含两个层次，即定量层和定性层。机电设备故障诊断数学模型如图1所示。

4.2 信息采集、处理及分析

第一，需要搜集和传输设备工作过程中产生的各种信号，这一步的实现需要依靠传感器，传感器针对信号进行识别、搜集和传输后，最终由数据贮存器接收和保存，从而保证信息的实时性和动态性;第二，机电工作过程中产生的信息是多样的，但部分信息并不能反映设备的工作状态，因此需要删除这些无用信息，再对其余信息进行处理，得到直观的数据;第三，进一步对处理后的数据进行分析，从而了解设备的工作情况，明确故障位置，并查明原因。

4.3 故障预测

以分析结果为依据，进一步预测设备损耗、故障原因等。最终的预测结果不仅能应用于维修工作中，还可以根据这些结果有针对性地为设备制订日常保养计划，从而在一定程度上延长设备的使用寿命。

5 故障诊断技术应用于煤矿机电设备的对策

5.1 煤矿机电设备的故障诊断流程

机电设备发生故障时，所应用的诊断技术可借鉴国内其他煤矿企业的成功经验，同时结合金属矿开采的特殊工艺对该技术进行完善。煤矿机电设备的故障诊断流程详见图2。

在图2中，为了实现对故障的全面检测，要依靠获取的信息。因此，重点要获取机电设备的故障信息。因为煤矿开采工艺的独特性，所以要开发专用配套设备，例如，传感器和A/D采集模块等，以获取准确的故障信息。就故障传感器而言，需要具备防水、抗震以及耐高温等特性。

5.2 故障信号特征的提取方法

在噪声问题上，将开采煤矿和碳矿相对比，前者噪声更大。正因为受噪声的干扰，有关设备的运行情况和故障特征不易被准确掌握。为了准确判断设备故障，对信号进行精准识别是重中之重。工作人员在检测故障时，可充分利用自适应提升小波分解法及特征匹配准则，迅速掌握设备中轴承和齿轮的受损信号。除此之外，还可应用初始双正交滤波组器，以提高算子，重新构建相应的小波基函数，对原始信号进行预测和更新，主要依靠良好的预测及更新器来完成。通过该措施获得有关故障高频及低频等信息，从而实现提高小波分解算法自适应性的目标。

5.3 机电设备维修

煤矿设备种类繁杂，并且数量多，要实现精准维修的目标极其困难，所以采取多种措施、多种技术进行檢查和维修非常重要。①防范事故于未然，即预防性维修，以有效诊断和监测作为基础，以故障预兆为信号展开维修工作;②依据诊断结果对设备的工作状况进行判断，然后规划出科学的检修周期，即进行周期性维修，以做到对故障的早发现、早处理;③利用先进的诊断及检测技术来剖析并记录设备产生故障的原因、时间及故障内容，以此推测产生故障的概率，之后制订科学的维修方案，在提升设备利用率的同时削减安全隐患;④在故障发生后展开维修，即事后检修，利用初期的诊断结果确定故障原因和部位，从而提高维修效率和质量。

6 结语

在煤矿工作中，对机电设备进行故障检测是必不可少的环节。为了保证工作环境的安全性，保证煤矿持续健康运营，就要定期对机电设备进行检测。同时，要提高工作人员的安全意识和故障检测技术，尽可能减少煤矿损失。

参考文献：

[1]张力.故障诊断技术在煤矿机电设备中的应用分析[J].当代化工研究，2019（3）：108-109.

[2]郭明明.煤矿机电设备故障诊断及维修技术探究[J].煤，2018（6）：71-72.

[3]任丽强.煤矿机电设备故障诊断及维修[J].机械管理开发，2018（3）：71-72.

[4]贾亚锋.煤矿机电设备的使用维修与故障诊断[J].机械管理开发，2019（5）：154-155.

[5]秦胜学.故障诊断在煤矿机电设备安全管理中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2018（14）：88.