煤矿机电设备机械故障检测诊断技术左佳杰

煤矿机电设备机械故障检测诊断技术左佳杰

左佳杰

神东煤炭集团公司榆家梁煤矿，陕西神木719316

摘要：伴随矿井现代生产工艺应用的普及，井下生产所使用的机械设备数量不断增多，机械故障的出现对井下生产的影响越发凸显，特别是在使用井下机电设备的过程中，一旦发生机械故障，不仅会导致设备正常功能失灵，严重的还会诱发安全事故，从而对矿井综合效益造成严重损害。有鉴于此，借助专业故障检测诊断技术持续监测井下机电设备的运行状态，及时发现故障隐患，诊断故障类型，采取针对性的措施，为矿井生产的安全持续开展提供坚实保障。

关键词：煤矿机电设备；机械故障；检测；诊断技术

一、煤矿机电设备管理中机械故障检测诊断技术原理

在对煤矿机械设备进行诊断时，对机械设备的振动特征进行分析是主要的分析对象，同时还重点参考机械设备的转速、应变、温度及压力等参数，综合考虑各个因素，得出煤矿机械设备故障类型。具体包含有4个方面：其一是对数据信号进行采集；其二是对特征信息进行提取；其三是对故障状态进行评价；其四是采用人工干预或者系统自动的方式对煤矿机械设备故障进行修正。对数据采集卡得到的设备故障信号进行分析，是LabVIEW技术得出设备故障的主要方式，整个过程中会使用到：功能判定、值域判定、时域判定及逻辑判定等方法对设备故障进行判定。

1、诊断检测机械设备振动信号模块

重载是煤矿机械设备主要的运营特点，因此，机械总体诊断较为明显。通常情况下，噪声、简谐诊断分量及其他类型的振动分量会导致机械设备振动。其中对简谐振动有影响的主要因素为机械运转速度与转子固有频率。若机械设备出现了非线性自激诊断，则会导致设备出现不规则振动，观察设备振动波形并对波形进行分析，可判定出机械设备的故障情况。主要测定的振动参数为：振动加速度、速度及振幅等。一般通过差动变压器式电感传感器获取不同时刻机械振幅数值，并形成振动波形，在LabVIEW技术中可将“振幅-时域”波显示出来，然后将波形与正常情况下的波形进行对比，从而将故障点找出。

2、诊断检测温度模块

在对煤矿机械设备进行检测时，对机械设备进行温度检测是常用的检测手段之一，主要测量的温度是机械设备关键位置的温度。在具体测量时，使用的设备类型有：热敏电阻、热电偶、温度传感器等，这其中使用较多的是热电偶，热电偶和温度输入电压的关系如下：

得出的数值具有明显相对性，也就是温度高位置与温度低位置之间的相对数值。操作计算机对检测得到的数据信号进行接收，若接收到的信号超过了某个具体数值，则说明煤矿机电设备出现了故障。

3、诊断检测速度模块

在对煤矿机电设备运行速度进行检测时，通常使用到的方法主要有：测速发电机、光电式、机械式及闪光频率式等方法。本次以光电式作为研究对象，光电效应是该种测量方法的主要原理，将二极管与光电晶体管进行组合的方式形成光电开光，LabVIEW技术中使用带孔圆盘对脉冲信号进行收集，得到最终的脉冲数量，从而将机械设备的转动的速度求出来。计算机完成对脉冲信号的收集，然后将具体的转动速度求解出来，通过对比正常转速与实际测定到的转速来判定机械设备是否出现了故障及出现了何种故障。

4、诊断检测应变应力模块

通过检测煤矿机械设备应变应力的方式也能够帮助分析机械设备出现的故障，其中最为常用的方法是选择使用电阻应变电测法对应变应力进行检测，力学原理是该种方法的基本，将应变片按照到所要测定的设备上，通过应变片测定机械设备出现的应变，并且在电阻上会出现数值的变化。

二、煤矿机电设备机械故障检测诊断技术的应用

1、在矿井提升机中的应用

矿井提升机是在对煤矿矿井进行开采的过程中必须用到的一项机电设备，主要用于对矿井中煤炭资源和工作人员的运输，可以说在矿井开采工作中发挥着非常关键的作用。矿井提升机的质量安全不仅影响着整个矿井开采工作的顺利进展，也直接关系着矿井中工作人员的人身安全和各类资源的运输情况，所以说故障检测诊断技术在矿井提升机中的应用有着非常重要的意义。在实际工作中，矿井提升机常常出现的故障有两种，一是“硬故障”，即矿井提升机本身的机械故障，通常指的是矿井提升机在工作状态下参数出现异常，使矿井提升机自身的正常工作受到直接影响。另一种是“软故障”，这是相对于“硬故障”而言的，是指那些虽未对矿井提升机的正常工作产生直接的影响和阻碍，但是这些故障如果不加修整任其发展，最终会引发更为严重的故障问题而对矿井提升机的工作造成不良影响。所以在应用检测诊断技术来对矿井提升机的工作状态进行检验时，不仅要着重检测“硬故障”，也要善于发现“软故障”，更加注重对潜在的安全风险的检测，将矿井提升机运作的安全风险降至最低。

2、在采煤机中的应用

在煤矿生产企业中，采煤机的作业靠近煤层，作业环境和监测维修环境都相对比较复杂，而且在作业过程中受粉尘煤灰的影响比较大，所以在对采煤机进行故障检测诊断的过程中要额外注意。目前我国对采煤机的故障检测诊断技术应用主要包括以下几个方面：采煤机工作中的故障情况、显示状况以及变频器的通信情况等。在采煤机的检测诊断方面，我国长期从国外进口相关的设备和仪器，近几十年来随着科技的进步，我国相关的机电设备也逐步实现自主研发，所以在对采煤机的检测诊断技术水平方面也同国外先进成熟的技术存在一定的差距，这也在一定程度上限制了我国在采煤的技术检测工作方面的进展。在有限的检测范围内，目前还难以实现整体性强大的检测功能。在实际工作中，我国煤矿企业通常是借助电牵引采煤机的故障检测诊断系统来实现对采煤机工作状态的检测。

3、在矿用高压异步电动机中的应用

很多煤矿企业在煤炭开采过程中都需要借助矿用高压异步电动机，但是这一机电设备很容易出现故障，一旦出现故障，整个企业的煤炭开采工作不仅会受到影响，随之而来的还有巨大的经济损失。伴随着信号处理技术的不断成熟和人工智能技术的发展和普及，矿用高压异步电动机的故障检测和诊断技术有了很大的进步。在设备故障检测过程中，通常是在采用磁通检测模式的基础上，结合局部放点检测模式的应用，借助电流高次谐波来完成对高压机电设备的故障检测和诊断。这种检测诊断技术在实际操作中对工作人员有较高的技术水平要求，所以煤矿企业也要注重对工作人员专业能力的培养，以实现最佳的机械故障检测诊断效果。在实际工作中，对机电设备的故障检测和诊断需要综合应用多种技术，然后将故障信息借助网络平台汇总给工作人员，这样的话工作人员才能够全面了解煤矿机电设备的运行情况和存在的故障问题，便于第一时间对机电设备进行维修和保护。

结束语：

煤矿机电设备机械故障具备潜伏性和随机性强、易突发等特征，对矿井生产作业效率和安全性威胁巨大。因此，矿井管理者应当高度重视相关问题，在生产中积极组织专业人员，立足矿井实际，探究具有针对性的机电设备机械故障诊断工艺，以实现对故障类型与位置的有效高速判定，为故障快速排除和生产的安全持续开展提供帮助。

参考文献：

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［2］苗晓强.煤矿机电设备机械故障检测诊断的思考［J］.内蒙古煤炭经济，2018(7)：25-26.

［3］马庚春.煤矿机电设备维修中故障检测诊断技术探析［J］.现代工业经济和信息化，2017，7(21)：67-68.