关于煤矿井下掘进设备故障分析与精益化检修研究

冯志科

【摘  要】随着煤矿生产机械化程度的不断提升，煤矿掘进机在煤矿生成中被广泛应用，但在生产过程中经常发生故障，而影响煤矿的生产效率。基于此，针对矿井掘进机在实践应用中常见的一些电气故障、内部元件及液压系统故障进行总结分析，并针对故障原因提出了相关的解决措施。此外，通过对掘进机故障的深入研究，还构建了掘进机故障诊断专家系统，根据系统采集到的掘进机相关信息数据，系统会自动分析掘进的运行状态，诊断其故障原因。

【关键词】煤矿;掘进设备;故障

1 前言

近年来，国内煤炭行业的发展迅速，煤矿掘进工作要求大规模的机械化产品，煤矿掘进工作中逐步普遍地应用大型的掘进机装置，这实现了煤矿生产效率与生产能力的提高。大型煤矿掘进机械装置的主要组成部分是液压系统和电气系统，这两个组成部分发生故障的几率较高，也不方便检修和维护。为此，对煤矿掘进机的故障问题进行分析，并且加以维护和处理变得十分关键。

2 煤矿掘进机的运行原理

在开采煤矿中，结合生产的要求，需要应用掘进机械装置——掘进机。掘进机的关键作用在于开凿矿井巷道，确保开采工作者通行的安全性。通常能够划分掘进机为开蔽式以及护盾式，其能够实现各种隧道的开采要求，这两种掘进机的组成部分是装运结构、转载机、运行结构、行走结构等。掘进机结合行走结构往前推进，巷道的开挖结合运行结构，要确保挖出的巷道跟之前设计的口径尺寸相符合，在运行中持续破碎岩石，且结合装运结构将碎石运走，确保巷道具备充足的运行空间，从而有助于开采矿井巷道。相比较于传统的矿井巷道开凿装置，开凿过程中的掘进机在全部环节中较为安全，能够在维持矿井地质构造的条件下进行开凿，以及能够很大程度地提升运行效率。掘进机都是根据一定的指标开凿巷道，为此，整体巷道具备较高的质量，能够显著地提升操作工人的人身安全性。然而，掘进机的成本比较大，也具备较为复杂的内部结构，在运行过程中会存在比较大的机器损耗现象。鉴于此，为了有效地体现掘进机的功能，应在运行中实时地发现故障、处理问题、且进行相应的维护工作。

3 煤矿掘进机常见故障分析

3.1掘进机电气系统常见故障原因分析

伴隨着电气系统技术的不断发展，煤矿掘进机电气系统也进行了优化升级改造。电气系统中一些部件都采用了先进的集中控制和保护系统，不仅简化了掘进设备电气系统构造而且还降低了系统的故障率。现阶段煤矿掘进机的电气系统主要采用可编程控制器PLC来集中控制掘进机各部件的启、停功能，并对回路的过载、过流及短路情况进行保护。因此掘进机的常见电气故障主要集中在PLC控制部分。

3.1.1 PLC输出存在故障。掘进机运行过程中，经常会发生PLC控制系统无输出状况。产生这一故障的原因有很多种，比如控制按钮失灵、综合保护器输出不正常、自保节点发生故障及相关线路虚接等等都会影响PLC的正常输出。当这些故障发生时，相应的显不灯也会发生异常，所以相关操作人员可以根据显T灯的状态来判断PLC的输出情况。如果显T灯亮则代表PLC输出正常，当显T灯熄灭或者发生闪烁则表}T" PLC输入异常。这时检修人员可以根据显不的故障码来分析电气系统故障原因，并采取相应的处理措施，对出现故障的掘进进行分析，并将故障原因进行归纳，检查掘进机损坏的零部件，并及时进行更换，但在更换零部件前一定要先将电机断电后再进行操作，完成后再重新启动PLC检查输入情况是否恢复正常。

3.1.2接触器与继电器线圈无法导通。在掘进机系统中导致接触器与继电器线圈无法导通的诱因涉及多个方面：一是，接触线圈在使用过程中被烧毁或是长时间使用接触点发生故障。二是，在接通电源过程中山于瞬间电压过高继电器被击穿等。通常情况下我们主要采用万能表来检测以上故障问题，如果检测电路有电流的话，则说明继电器与接触器线圈正常，如果检测不到电压的话，则说明出现故障。处理利用万能表检测以外，还可以通过查看PLC输出端的信号灯状态来判断故障。对于出现故障的零部件要及时更换，以确保掘进机的正常运行。

3.2掘进机内部构件常见故障分析

掘进机除了电气系统经常发生故障以外，其内部的机械构件也极易出现故障。比如一些常用零部件的损坏及掘进机内部机构中的减速器、轴承器等等，这些部件发生故障后，掘进机运行过程中会发出异响，严重的话截割头将无法工作，影响掘进效率。对于掘进机零部件的异响问题，工作人员应加强重视，要定期对零部件进行检修保养，对于有问题的零部件要及时更换。如果掘进机截割机发生故障无法运转时，可以通过欧姆表检测下绝缘电阻阻值大小，如果检测电阻为负值则表不掘进机电机损坏，如果电阻为正则表不电机本身没有损坏。此外，还可以通过启动截割电机观察电机保护开关是否自动断开，如果断开的话说明电机本身出现故障，就需要及时更换截割电机，来保证掘进机的正常运行。

3.3掘进机液压系统常见故障分析

山于煤矿井下开采工作环境十分恶劣，掘进机长期在恶劣的环境下，进行高负荷，高冲击强度下工作，掘进机的液压系统极易发生故障。掘进机的液压系统主要山动力部分、执行部分、辅助部分、控制部分及液压油等部分构成。其常见故障主要发生在以下儿个方面：

3.3.1液压系统油温过高。液压油的标准工作温度最大应不超过600C，油温过高的话会导致掘进机油缸停比运行或者运行变缓，并且还会加速密封装置的老化程度，降低密封性，最终影响掘进机液压系统的正常运行。

导致液压油温度过高的主要原因是液压系统设计的不合理;其次是操作不够规范。基于此，在进行设备检修过程中应确保系统中的液压油有足够的冷却条件，同时要保证液压设备的清洁度，应消除管道上的一些污垢，提高散热效率。

3.3.2液压系统油液中存在杂质。液压系统中各个元件都具有最佳的配合表面，精密度较高，各元件间的间隙很小，并且各种元件中还有很多阻尼孔及缝隙式控制阀。因此当油液中产生杂质的话将会封堵在阀体和阀芯之间，导致元件配合表面产生划痕，影响液压系统的精密度，甚至还会卡住阀芯导致元件动作失灵。随着杂质的增多，过滤器也会堵塞，吸油的阻力增大致使油泵停比工作。

4 煤矿掘进机故障的处理方法

4.1供水系统故障的处理方法

根据供水系统的故障因素，探究处理方法，像是针对泵柱塞不严的问题，应用新柱塞或者是重新密封;实现轴瓦间隙的减小，实时地更新齿轮，能够防止齿轮摩擦受损和碰撞的情况;对油量合理控制，能够避免泵曲轴箱油阻太高;实现泵站压力的稳定和开关阀的固定，实时地控制进水量、清洁喷嘴过滤器、修复溢流阀。

4.2液压系统故障的处理方法

针对液压系统的故障，先应明确故障因素，这样才可以有效地处理故障。下面是液压系统故障的处理方法：一是实现液压系统先导油路压力的适度提高，防止液压系统的不动作或油路慢;二是科学地拆卸解体油泵或更换液压系统，结合损坏的内部零件，实时地加以更换，从而处理液压系统降低压力和油泵内泄太大的问题;三是定期更换不适宜的溢流阀或清理溢流阀的阀芯，从而处理好溢流阀内泄的问题;四是实时地更换坏掉的油管，对油温进行控制，以使吸油管路障碍减小。

5 结束语

掘进机作为煤矿生产中主要机械设备，其运行的顺利与否直接关乎着煤矿的开采效率。所以在实践生产过程中，一定要加强对掘进机的电气控制系统、内部元件及液压系统等经常发生故障的部分检修与维护，通过对掘进机常见故障的分析及处理措施，进一步构建和完善掘进机故障诊断专家系统，通过借助于专家系统有效降低故障率，提高掘进机工作效率。

（作者单位：神东煤炭集团寸草塔煤矿）