故障诊断技术在矿山机电设备中的应用

故障诊断技术在矿山机电设备中的应用

王明思

中煤特殊凿井有限责任公司安徽合肥230001

摘要：随着经济的发展，科学技术得到全面的发展，故障诊断技术在矿山机电设备维修中发挥了重要的作用，其有力地保障了矿山企业的健康有序发展。从矿山机电设备出现故障的原理进行分析，具体地介绍了故障诊断技术在矿山机电设备维修中的运用。

关键词：矿山；机电设备；故障诊断技术

矿山机电设备能够为工业化进程作出有力贡献，但机电设备的故障问题会影响矿山企业的生产。故障的发生和对机电设备的影响需要工作人员加大重视。随着科学技术的不断发展，矿山企业中融入了更多的科学技术，应用于机电设备的维护中能够保障矿山机电设备的安全运行。

1故障诊断技术的特征

随着现代化维修理论与维修技术的不断发展，故障诊断技术也日益完善，并主要体现出以下几方面特点。

1.1目的性

该技术的诊断目标较明确，可有针对性地发现设备运行过程中产生的故障，利用相关技术，准确定位故障点、分析原因，在此基础上制定合理的维修方案。

1.2复合型

故障诊断技术涉及范围非常广泛，如：物理学、动力学、摩擦学等学科，包括：液压机器的操作与应用、机械制造、机械自动化等多方面知识，是一项综合性行业，对知识面、工作经验要求较高。

1.3实践性

所有诊断技术与维修方法都要结合实际情况而定，最终故障处理的原理与处理结果都具有实践性。

2故障诊断技术原理

2.1建立数学模型

在现代化机电设备运行过程中，涉及到诸多参数，通过参数可直接反映设备运行状态以及可能存在的障碍。因此，通过建立数学模型，体现设备正常状态和产生故障时参数之间的对应关系。通过建立数学模型，与计算机连接，提高设备监测效率。

2.2信息数据采集

对于矿山机电设备来说，信息数据采集主要通过设备中安装的传感器来实现。当传感器接收到反应之后，就会将产生的数据传输到贮存器或者计算机中。因此，通过应用信息数据采集技术，可准确测量、收集与设备状态相关的信号或者技术参数。

2.3识别与分析

识别和分析主要对机电设备中采集的各种数据进行鉴定，与设备运行的正常参数进行对比，最终确定设备是否处于故障运行状态，判断具体故障、查明原因。

2.4信息处理

矿山机电设备采集到的各种信息，并不能直接用来判断设备状态，其中涉及到很多有关信息与无关信息，需要处理后才能使用。将信息转变为人们可读懂的、有价值的信息，才能实现信息采集的最终目标，这一功能就需要通过信息处理来完成。

3故障诊断技术在矿山机电设备中的应用

3.1参考历史记录

这种方法主要结合矿山机电设备系统组成的原理，以明显故障为出发点，排查局部故障以及可能产生依赖的元器件等，查明故障真正原因。同时，这种方法也是机电设备维修中常用的基本方法，一旦矿山机电设备发生故障，就应该对产生故障的过程进行排查，最终得出结论，将结论归纳总结，又可成为新的故障诊断集。下一次如果出现相同的故障，就可以通过查找历史记录的方法，快速判断故障并采取相应措施，提高故障检修效率。

3.2矿井提升机检测

在矿山生产过程中，矿井提升机是必不可少的一种设备。但是为了避免矿井提升机出现故障，在基于物联网状态检修技术的提高，对矿井提升机的故障排查也有了很大的提高，这样不仅不会影响矿山生产，而且还会提高矿山生产的经济效益。

提升机的故障主要分为两种：硬故障和软故障。硬故障出现的原因是由于设备的参数超过原定的设计值，解决此类故障的方法主要是靠保护装置；软故障主要是软件的问题，它包含的变量比较多。这两种故障都可以检测提升机当前的负载情况、运行速度、工作电和电流等，它就是通过在提升机以及提升机运行的工作站上安装传感器，在条件允许的情况下，也可以采用中国矿业大学研发的KJ46型矿井提升机状态监护系统以及ASCC型全数字提升机控制系统等对提升机的运行情况进行实时检测，然后将提升机的实际运行状况与正常运行的状况作比较，利用无线通信节点实时传递相关数据，通过专家分析得出结论，如果比较结果的差异较大，则需要根据显示的数据准确的分析故障出现的原因，并加以维修。

3.3模糊数学法

一般情况下，矿山机电设备产生故障的现象和原因之间存在必要关联，既有确定性、又有随机性，因此故障具有隐蔽、渐变等特征。针对非线性的复杂映射关系，在确保故障诊断精准度的前提下，在采煤机故障诊断中应用模糊数学法，构建数学模型，将定量分析、定性分析、专家经验等相结合，在计算机中体现出来，为采煤机的故障诊断提供决策依据，若想建立科学、有效的数学模型，应优先考虑采煤机的故障特性，选择恰当的知识表现方式，建立故障征兆与故障原因之间的模糊因果关系。在矩阵中，需要通过积累丰富的故障诊断经验以及实验结果等，最终确定隶属度值，并在实际诊断过程中，根据实际情况进行刷新，确保实效性。另外，为了确保故障诊断的精确度，在诊断过程中，也可根据经验的积累，不断修改、优化权矩阵。

3.4专家系统

由于矿山机电设备的故障具有隐蔽性、复杂性，如果采取传统诊断方法，很难快速准确地判断故障点与故障原因。通过应用专家系统，可整合相关领域专家的知识与经验，模拟思维过程，对故障进行分析计算，最终得出可靠结论。近年来，专家系统在机电设备维修诊断中的应用日益广泛，以我国已有的矿山机电设备专家诊断系统来看，知识库的构成建立在采矿机故障树的基础上，通过定量与定性分析，得出相应规则。因此可以说，故障树是分析、判断故障的初始模型，主要来自对实际故障诊断数据的历史记录与归纳总结，包括诸多故障源特征等。在实际应用过程中，故障诊断的前提条件重要与否，主要由领域专家来判断。目前，粗糙集理论也被引入到采煤机诊断规则中，尤其在挖掘规则中，集中体现了规则条件的隐蔽性，减少不必要的属性，剔除故障诊断信息中的冗余部分，提高系统工作效率。

3.5温度与压力监测

通过在齿轮传动箱、轴承、摩擦副等部位的压力传感器、温度传感器等，可对矿山机电设备的定点部位进行在线监测，以优化温度与压力参数。通过对定点部位进行连续性检测，记录变化数据等，可更快捷、更直观地获得采煤机工作状况，及时发现故障，做出相关反应。温度与压力监测法是当前较为普遍的一种故障诊断技术，可对设备的工况状态作出及时、正确、快捷的反应。

3.6小波神经网络

鉴于神经网络的独特结构与信息处理技术，可在信号处理、模式识别、人工智能、自动控制等领域得以应用。利用网络拓扑结构，形成活性网络，基本可以描述任意非线性系统。另外，神经网络还具有自适应能力、自学习能力等特征。在矿山机电设备的故障诊断中，应用小波神经网络，从故障出现征兆开始，直到映射故障源，一般都会形成较为复杂的非线性映射关系，可提高故障诊断技术应用的效率，确保矿山机电设备的稳定运行。

结束语

提高矿山生产效率和保证安全生产的重要途径就是对矿山机电设备进行科学的维护管理。机电设备的保养与维护在矿山机电设备故障诊断技术中发挥了重要的作用，对保障矿山能够稳定持续的发展有着重大的意义。所以，在矿山机电设备的故障诊断和维修方面应不断加强。矿山维修人员要对机电设备运用科学、先进的故障诊断技术进行实时的监测，对设备可能会出现的故障作出预测，然后提出合理有效的建议，使这些故障能够尽早排除，最终达到机电设备安全、稳定、可靠地运行。

参考文献

[1]薄秀英．矿山机电设备故障诊断技术分析探讨[J]．煤炭科学技术，2013(S1)：138—139．

[2]仇金刚．故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用探讨[J]．机电信息，2015(06)：97-98．