煤矿机电设备故障诊断方法及维修技术浅探

◎牛中亚

引言

现代化矿井开采过程中需要用到大量的机电设备，主要包括通风设备、排水设备、运输设备及采煤设备等。在煤矿生产过程中，机电设备长时间处于高负荷状态，导致机电设备会发生各种故障。机电设备故障会严重影响到煤矿井下开采的效率和安全性，甚至会引发严重的煤矿灾害事故。为此，在机电设备发生故障后，必须进行快速诊断并消除故障。本文分析了煤矿机电设备的故障诊断方法，探讨了机电设备故障维修技术要点。

一、故障诊断技术的原理及优势

传统的机电诊断法都是由人工完成的，它的特点是耗时费力，对于诊断的结果也不准确，而且故障诊断对于从业人员的要求比较高，所以对于故障的诊断来说，人工诊断的技术太落后，使其不能快速对故障做出判断。因此，对于故障诊断技术而言，它已经是一种新型的故障诊断技术，不仅诊断效率高，而且节省时间。故障诊断技术是社会发展的产物，它的发展是随着信息化技术的发展而来，它的诊断技术主要是根据设备在运行过程中的一些参数进行判断，它的判断过程主要是采集信息并且提取，然后识别，最后根据这些进行判断。在故障判断的过程中，机电设备上的传感器采集的信息，则通过温度、电流、转速等信号来传输，如果设备信号异常，那么需要采集一些有用的信息进行判断。但是，设备由正常的状态到故障的状态，则要发生一些状态量的变化。在设备的运转过程中如果电流增大则表示设备出现了故障，当提取了这些变化特征后，再进行判断，则会找出故障的原因。

二、煤矿机电设备常见的故障类型

（一）供电系统故障

由于煤矿开采是系统化的大规模开采，开采大部分是在井下进行，并且开采的深度会随开采需求进行随时调整。而开采深度的调整主要会对供电系统的压力和稳定性进行调整，供电系统会进行长期的转换。同时随着矿场的面积扩大，更多的机电设备会投入到开采中来，这就极大的增加了供电系统的负荷，对供电设备造成巨大的压力。而对于供电线路来说，井下环境比较复杂，深度越深供电线路也会越复杂，所以一旦出现线路故障，排查的难度会相当的大，排查过程需要耗费许多时间。

（二）排水系统故障

在煤矿机电设备运行过程中，排水系统也会对煤矿开采工作起重要作用。并且，煤矿开采过程中也需要提高排水工作的效率，这样也能从另一方面确保煤矿开采工作进行的工作环境。然而，在实际开采过程中，很多水泵会因为超长时间的工作负荷而影响到工作效率，并且随着使用年限的增加，相应机电设备发生故障的概率也会提高，还会在很大程度上减少排水设备的使用寿命。当排水系统发生问题时，也会严重影响到煤矿开采的工作进步，甚至还会提高开采的成本，影响到企业的经济效益。

（三）通风故障

通风系统在矿井中是非常重要的设施设备，它是确保采矿工人能长期呆在井下进行开采的重要设施。只有通风系统能正常运行才能保证人员的人身安全。如果通风系统在一定程度上出现了故障，但还是有部分的通风工作未受到影响，这时候最严重的可能导致工人无法呼吸或是吸入有害气体，危害采矿工人的身体健康。而如果通风系统出现故障，完全的无法进行工作，有可能最终会引起瓦斯爆炸。

三、机电设备故障产生的原因

机电设备出现故障主要是由于机械中的部分零件不能完成规定的功能，导致设备运行出现问题，在设备的寿命年限之内，设备使用的时间越长磨损就越严重，而且在设备长时间满负载运行状态下会存在超负荷工作的情况。目前机电设备故障出现的原因包括以下三点：第一，零件磨损长时间使用后零件的磨损程度和运行时间成正比，时间运行越长磨损程度就越大，当设备运行到一定阶段后，设备零件就会存在老化等状况，从而无法满足零件设计的功能，导致机电设备出现故障；其次，故障与维护，当设备出现故障后，若不能按照程序完全操作，很容易给设备带来更大的伤害，比如出现故障后立马关闭设备很可能导致电流或电压突变，让比较脆弱的零件遭到破坏，而不科学的维护也会进一步损坏设备，比如维护不适当、维护不足、不及时维护等；第三，超负荷工作，部分企业为了追求经济效益或其他的因素，让机电设备长期超负荷工作，这会让机械的使用寿命大大缩减，同时还会让设备在使用期间出现频繁的故障。

四、机电设备维修存在的问题

机电设备维修的主要目的是排除机电设备发生的故障。在机电设备使用过程中，故障是不可避免的。为了不影响煤矿正常生产，应立即采取措施排除故障。然而，在维修机电设备故障时存在许多问题：

1.维修效率较低。现在煤矿采用的一些机电设备结构比较复杂，维修工程师凭借经验来查找故障需要消耗大量的时间。

2.维修不彻底。很多情况下，机电设备的故障不是单独的某个位置发生故障，而是其他地方的故障诱发的，维修时未能查找到故障的诱因而导致维修不彻底。

3.技术人员的水平不够。现代的矿山机电设备内部多集成了一些电子元件，而煤矿技术人员水平有限，在遇到这种故障时会素手无策，只能等厂家来进行维修。

五、煤矿机电设备故障诊断技术

（一）神经网络技术

在故障诊断过程中，建立数学模型，找出故障的所在地，进行判断，建立数学模型则需要有经验的技术人员，对其进行调整修改，从而对设备的维护提出意见，这里所说的数学模型是不能依据数学概念的，它的要求是在模糊数学概念的前提下，结合设备的映射关系建立起来的。

（二）红外测温法

在此方法的使用中，主要是使用红外测温的仪器根据机电设备的不同位置存在不同温度以及温度变化的情况等实现对其运行状态分析与判断。红外测温的仪器测温原理主要为黑体辐射的定律，即物体温度越高的话，所发红外辐射的能力就越强。若某些故障的部位往往会体现出温度升高特征，进而提示此位置出现排烟管阻塞、磨损或者接点的烧坏等故障。此方法中，红外测温的仪器发挥重要的作用，它能够非接触性和远距离地实现对机电设备的测温目的，还可以结合信息处理、运算和判断等功能，来对机电设备工作环境的周围温度和变化状况如实反映。此方法在实践运用中，能够有效避免户外监测受天气因素的影响，提升测量精确度，且便于对数据进行存取。

（三）异常振动诊断技术

在机电设备工作运行时，往往因为转子零部件的缺陷和连接支撑等问题，会让机电设备发生异常的振动，其实机电设备在正常运行过程中势必会发生一定的振动，但是，这种振动是按照固定的时间和频率有序进行的，这些振动量的特征数据是有一点的范围和特点的，当故障诊断技术应用在机电设备中时，对于这种振动数据的采集和分析，一旦发现其振动的特征数据不在正常范围内或没有遵循正常的规律性，就可以判定出设备运行的异常情况和潜在的事故隐患，利用这种振动诊断技术来监测机电设备的运行状态，就可以达到监测的目的，监测起来也相当的简便，数据及规律直接用图表的方式就可以展现出来，此技术凭借着直观的特性被广泛地应用。

（四）数字模型技术

故障诊断技术中，利用数字模型技术可以准确地判断出故障的准确位置，所以它对故障的诊断是非常重要的，针对设备的具体的问题，选择适合设备具体问题的诊断技术，对于这种选择来说，可以节省大量的诊断时间，其中识别技术与信息采集技术，就是故障诊断技术的两个手段，利用它们对故障进行判断、维修，从而保障生产的顺利进行。数字模型技术在故障诊断的过程中有着其他诊断技术没有的优点，因为它可以根据设备温度以及轴参数，进行故障的准确判断。

六、煤矿机电设备维修技术

（一）重视设备定期维护

重视对机电设备的定期养护，管理者要严格监管设备维修设备检测工作。比如机电设备的动力主要来自于当地的供电网络，所以要对机电设备的外接线路进行防雷保护装置的安装，确保供电线路的安全性，对其进行定期养护，同时还要确保机电设备的电压问题，如果电压不稳定，对于设备内部的零件而言会造成一种极大的损伤，在不确定的电压载荷下很容易影响零件等设备的工作状态，所以重视机电设备的定期养护工作非常关键。

（二）设备故障的预防对策

首先，对机电设备的使用方法和最大负荷能力进行了解，制定出完善的使用守则，完善管理制度，对设备的使用方法进行管理，对错误的使用方法进行纠正。对于专业的设备应该派遣专业的技术人员对采矿人员进行设备使用知识的培训，改善工人的使用技巧。在机械投入使用前进行故障测试，确保没有任何的机械故障问题再投入使用，以免在后期时常出现故障延误工期。并且在煤矿行业，机电设备的使用都比较频繁，并且机械的工作一般时间较长，对机械的损耗较大，所以在一段时间后就应该对老旧的机械进行更换，以此来杜绝故障的发生。

（三）做好机电设备维修计划

目前，很多煤矿只是在设备发生明显的故障后才进行维修，这样会导致故障扩大，容易加重故障引发的后果。为此，需要做好机电设备的维护，即针对设备可能出现的故障进行提前维护，从而减少故障的发生。这就要求做好机电设备维修计划。在规定时间段内，对机电设备可能发生故障的部位进行维护，从而减缓或避免故障的发生。在制订设备的维修计划时，要充分考虑设备的使用情况、重要性及复杂性。对于使用频率高且重要的设备，例如采煤机，要适当地缩短维护周期，从而降低故障的发生率。

（四）对工人进行操作培训

在煤矿生产中，机电设备需要工人进行操作。经过大量统计发现，工作操作不当引发的设备故障具有很高的比例。为此，需要对工人进行操作培训，要尽量减少设备误操作情况的发生。在进行培训时，要考虑到每个工人使用设备的不同。培训通常是在现场进行，即由一些经验丰富的老员工来为工人讲解设备的操作流程。只有这样，才能逐步规范工人的操作，从而实现对机电设备的高效管理。

（五）做好机电设备维修记录

在完成设备维修后，要做好煤矿机电设备故障维修记录。通过制订良好的故障维修记录制度，可更高效地对设备故障进行维修。在记录维修的过程中，为了保证维修记录的可读性，需做好以下几方面工作：

1.维修记录信息要详细。在记录中应详细记录维修的时间、部位、方法及维修人员等重要信息，还应重点描述设备发生故障的原因、是否引发了安全事故。

2.维修记录要便于查阅。煤矿机电设备的资料比较多，查找时十分不方便，为此，在记录时最好生成电子维修记录，并根据设备故障类型进行分类管理。良好的机电设备故障维修记录可为机电设备的快速故障维修提供良好的参考。

七、故障诊断技术的强化措施

（一）事后维修

事后维修是指机电设备发生故障后的维修。在后期维护期间，机电设备通常会停止工作。如果故障不及时维修，将影响煤矿的生产效率，虽然这种方法没有一定的优势，但对于结构简单的设备，更换损坏的部件比较方便。

（二）定期维修

与事后维修相比，定期维修主要对机电设备的运行部件进行例行检查和分析，具有一定的可预测性。目前，随着我国的快速发展，人们对煤炭的需求也日益增加。因此，煤矿机电设备的超负荷运行将加快设备故障的概率。因此，及时维修机电设备可以降低故障概率，从而提高煤矿的生产效率，并在一定程度上节约维修成本。

（三）在线维修

随着我国科技水平的不断提高，煤矿机电设备的诊断与维修技术也应不断提高。在线诊断技术是一种能够快速处理故障的方法，它不仅能为专业维修人员提供相应准确的数据，使专业人员能够快速获取设备的运行信息，及时维修机电设备。同时，还可以提高机电设备的运行效率，促进设备的长期使用。

（四）改进维修方法

要提高机电设备的使用寿命，应通过不断改进机电维修方法来消除机电故障，从而提高机电设备的使用寿命。通过改进机电设备的维修方法，还可以避免类似机电事故的发生，消除机电设备的缺陷，确保机电设备的稳定运行。

结束语

综上所述，故障诊断技术在机电设备维修工作中是一类行之有效的技术，它非常智能化、现代化、科技化，在当前企业生产过程中的技术被广泛使用，通过故障智能技术能让繁琐的设备拆装工作被直接省去，减少检修时间，让企业的生产效率得到有效提高，同时还减少了故障停机对生产经营的经济损失。因此，为了有效保障企业的生产效率和经济效益，企业有关部门需要重视机电设备的维修管理工作，保障设备正常运行，不断优化发展故障诊断技术。而企业想要加快生产进度，提高产能，在机械维修和故障查找上就需要尽可能的加快效率，尽快的维修好机械才是保障企业效能提升的重要手段。