煤矿智能化机电设备维护分析

任双换

摘要：随着科学技术的进步和5G网络在工业领域的应用，供给侧能源革命也在加速推进，通过数字化、网络化、智能化的手段来改变煤炭开采技术和方式，大大提升了煤炭的开采效率和安全性。为了实现煤矿开采由劳动密集型到技术密集型的转变，越来越多的煤矿开始推进智能化开采。通过采用智能化开采技术，煤矿的开采效率得到大幅度提高，安全状况得到了极大的改善。智能化开采技术的实现依赖于大量智能化机电设备的使用，例如智能化液压支架、智能化采煤机等。智能化开采处于起步阶段，经验比较少，导致在开采时智能化机电设备故障频发，不利于煤矿的安全高效开采。针对这种情况，需要做好智能化机电设备的维护工作。

关键词：煤矿;智能化;机电设备

引言

煤矿机械及电子类设备作为煤矿生产中的主要设备，在机械化、自动化、智能化开采中起着重要作用，其性能的优劣直接影响着煤矿生产效率和工作人员的生命安全。

1煤矿智能化机电设备特点分析

1.1硬件特点

与传统的机电设备相比，智能化机电设备使用了较多的控制元件，主要是微处理器、传感器和控制电机。微处理器的作用主要是接收传感器采集到的数据，并形成相应的指令发送给控制电机来实现对机电设备运行状态的调节。传感器的主要作用是采集设备运行过程中的一些状态参数，例如位置、角度等。控制电机的主要作用是实现对设备运行状态的纠正，例如位置调整。传感器采集的参数可为控制电机的动作提供控制参数。由此可见，传感器的数据采集精度和控制电机的灵敏性是智能化开采实现的关键。值得注意的是，传感器和控制电机都是弱电设备，在井下很可能因受到电磁的干扰而存在控制失灵的风险。造成这种现象的主要原因是机电设备在运行时会产生较大的电磁干扰，从而影响控制信号的传输灵敏度。此外，井下粉尘浓度和湿度过高的情况，也会影响传感器和控制电机的正常运行。

1.2软件特点

智能化机电设备的智能主要體现在设备中使用了智能化算法。这些算法主要体现在设备运行状态的控制和数据采集中。所谓智能化算法就是根据过去的一些数据进行学习，从而预测未来的某些状态参数，包括人工神经网络算法、模糊算法和混沌算法等。为了更方便地使用这些算法，在一些智能化机电设备中都将这些算法集成形成相应的软件。通过设定软件上某些参数，就可实现对智能化机电设备状态参数的调节和控制。值得注意的是，由于现场情况比较复杂，需要学习的参数比较多，这使得某些算法并不能完全满足井下复杂的应用需求。为了保证机电设备运行状态控制的实时性，所使用的微处理器具有较强的处理能力。

2煤矿智能化机电设备维护

2.1基于PXI的电子类设备测试平台构建方案

煤矿电子设备供电电源主要有直流24、18、12、5V等，设备信号主要有TTL电平的数字信号、RS485协议信号、CAN协议信号、0～10V等电压型模拟信号、4～20mA电流型模拟信号等。测试系统采用PXI总线结构，主要包括信号激励、测量和加载3大部分。PXI总线结构是一种专为工业数据采集与自动化应用量身定制的模块化仪器平台，具备机械、电气与软件等多方面的专业特性，便于功能扩展，适合工业环境下振动、撞击、温度与湿度的极限条件。测试系统主机以NIPXIe-1062Q机箱、NIPXIe-8840零槽控制器为核心，根据所测信号类型配置模拟信号采集卡NIPXI-6229、数字I/O卡NIPXI-6535、串口通信卡NIPXIe-8431和CAN通信卡NIPXI-8512。零槽控制器和各板卡安装于NIPXIe-1062Q机箱，构成PXI测试主机，人机交互采用带触摸功能的PMA-1115显示器和键盘一体装置;主机可支持模拟、数字、RS485和CAN多模式信号的测量，以及示波器等外部通用仪器测量的信号读取。激励模块由可编程交流、直流电源和可编程信号发生器组成。加载模块由可编程电子负载组成，实现对电子设备的拉载和卸载。主机与激励电源、信号发生器、示波器、电子负载等外部通用仪器设备采用LAN或USB总线方式进行通信，实现对外部仪器的控制和测试数据的读取。

2.2振动检测诊断法的具体应用

煤矿挖掘需要的机械在运转过程中多多少少都会产生不同频率的振动，这是机械结构所限。不同机械产生的振动频率不同，在机械设备正常运转中其振动一般维持在固有的频率，存在合理的数值范围。如果在检测中发现设备振动与正产振动频率数值偏差较大，呈现出不规律的振动表现，即可对设备的运行状态做出存在异常的判断。当振动频率出现异常现象的时候，可以利用振动检测仪器对运行中的煤矿采掘运输设备进行故障检测，通过不同部位，尤其是连接部位的振动，通过仪器数据反馈，用图表的方式直观展现振动频率发生的变化，并结合机械设备运行表现来确定故障发生的区域，此项技术在设备故障检测中已得到广泛应用。

2.3大型机电设备构建在线故障监测诊断系统

煤矿企业针对大型机电设备构建在线故障监测诊断系统，能够在进行动态的智能化定量诊断的同时，也能准确定位故障位置给予维修人员指导方案。机电设备运行情况的掌握和故障预警，所生成的历史数据能够为维修人员评估设备综合情况提供数据支撑，这些高效的数据处理方法，不仅是信息时代技术发展的趋势，同时也是信息化与机电设备相融合的具体表现，对做好日常维护工作具有重要意义。

2.4优化运转管理

煤矿企业需要针对设备的秩序运转完善设备管理机制，完善责任制度、奖惩制度。对设备管理及人员责任问题务必要做到细分，并制定精细化管理流程、追责制度，确保设备管理责任有章可循、有据可查，安全责任能实现高效溯源追查，从而强化人员对机电设备的安全责任意识。

结语

智能化机电设备的智能主要体现在设备中使用了智能化算法。这些算法主要体现在设备运行状态的控制和数据采集中。在日常运行过程中，为了保证智能化机电设备的正常运行，需根据实际情况进行相应维护，主要可分为硬件维护和软件维护两方面。

参考文献：

[1]马国英.煤矿智能化开采技术质量研究[J].中国石油和化工标准与质量，2021，41（12）：177-178.

[2]宋文杰.煤矿智能化开采技术现状及展望[J].低碳世界，2021，11（6）：93-94.

[3]冯家良.煤矿智能化开采关键核心技术分析[J].当代化工研究，2021（10）：17-18.

[4]王国亮.煤矿自动化智能化开采体系研究[J].中国石油和化工标准与质量，2021，41（9）：97-98.