基于信息化和智能化的煤矿机电设备故障诊断与预测

基于信息化和智能化的煤矿机电设备故障诊断与预测

游健祥1,2

     （1.中煤科工集团沈阳研究院有限公司，抚顺 113122）

（2.沈阳煤炭科学研究所有限公司，沈阳 110011）

摘要：随着安全生产要求的提高和生产效率的追求，传统的煤矿机电设备面临着巨大的升级改造需求。本文概述了智能生产技术的基本概念及其在煤矿机电设备中的应用前景，然后详细阐述了智能化升级改造的策略与实施过程，并通过系统验证与测试，展示了智能化改造的实际效果和潜在价值，最终证实了智能生产技术在提升煤矿机电设备性能和安全水平方面的重要作用。

关键词：信息化；智能化；煤矿；机电设备；故障诊断

引言

煤炭一直是全球能源供应链中的关键组成部分之一，为各个国家的工业化发展提供了充足的能源供应。然而，煤矿生产面临着严峻的挑战，其中之一是机电设备的故障问题。煤矿机电设备的工作环境非常恶劣，导致其受到多种不利因素的影响，故障风险大大提高。为了提高煤矿机电设备故障诊断与预测水平，需要将信息化和智能化技术应用于故障诊断与预测工作中。

1煤矿机电设备的重要性与现状

煤炭行业在能源供应和国民经济发展中占有不可替代的地位。煤炭作为主要的化石能源之一，被广泛应用于发电、供暖、工业生产等领域，为社会提供了稳定的能源基础。煤炭产业在国家能源战略中扮演着重要角色，对于维护国家能源安全、推动工业化进程具有重大战略意义。然而，随着全球环保意识的增强和能源结构的调整，煤炭行业面临减排、清洁能源利用等多重挑战，需要寻求更加环保和高效的生产方式。机电设备作为煤矿生产的核心工具，承担着多种关键任务。煤矿机电设备包括但不限于采煤机（见图1）、输送设备、通风设备（见图2）、水泵、掘进机等。采煤机用于开采煤炭，输送设备用于将煤炭从井下运送至地面，通风设备用于确保矿井内空气的流通，水泵用于处理排出的水，掘进机用于挖掘矿井通道等。这些设备在煤矿生产的各个环节发挥着重要作用，直接关系到煤矿生产效率和安全性[1]。

2基于信息化和智能化的煤矿机电设备故障预测流程

2.1故障预测与分析

第一，建立准确的预测模型是实现故障预测与分析的关键。通过对历史数据的分析，可以建立起设备运行状态的模型，识别设备可能存在的故障模式和规律。这些模式和规律可以作为预测模型的基础，通过机器学习算法，如神经网络、支持向量机等进行训练和优化，实现对设备未来可能发生故障的预测。在建立预测模型的过程中，需要综合考虑设备运行数据的多样性和复杂性，选择合适的特征提取和数据处理方法，以提高预测模型的准确性和可靠性。第二，选择合适的数据处理方法对于故障预测与分析至关重要。在处理设备运行数据时，需要考虑到数据的时序性、非线性、噪声等特点，选择合适的数据处理方法对于提高预测模型的性能至关重要。常用的数据处理方法包括数据清洗、特征提取、降维和归一化等。通过数据清洗可以去除数据中的噪声和异常值，提高数据的质量。特征提取可以从原始数据中提取出与故障相关的特征，降低数据的维度和复杂度。降维和归一化可以进一步优化数据，更适合于机器学习算法的处理。第三，模型的优化与更新是保证故障预测与分析效果持续优化的关键。随着设备运行状态的变化和演化，预测模型需要不断优化和更新，以保持其在不同场景下的预测性能。优化模型的方法包括调整模型参数、增加数据特征、改进算法等[2]。

2.2机械故障维修技术

在煤矿机电设备投入使用后，由于多方面因素干扰，设备容易出现各种故障，需要根据故障类型，选择合适的方式进行维修，以达到系统修复效果。机械故障是煤矿机电设备比较常见的故障，要根据故障表现、原因选择合适的维修技术。首先，对于轴承故障维修来说，应分析轴承部件所处的位置，了解轴承对于整个设备的影响，并采取合理的维修措施，比如更换润滑油、修复轴承或更换轴承。对于齿轮故障来说，因为该部件是整个机电设备的传动部件，其损坏会造成整个设备无法正常工作，在故障齿轮维修时，可以通过更换润滑油、修复齿轮或更换齿轮等方式解决[3]。

2.3电气故障维修技术

在电气故障检修过程中，应组织专业技术人员进入现场进行故障类型分析，并采取科学的维修处理措施，及时排查电气故障，保证机电设备能够正常工作。就目前来说，电气故障维修比较常见的方法是更换配件、维修电机或更换电机等。但是，目前的电机型号较多，如果长期备用这些电机，会给企业带来一定经济损失。因此，在电机故障维修环节，需要提高专业技能水平，尽量不更换电机，确保电机能够正常使用。此外，电气故障中，线路故障发生率非常高，需要及时排查整个线路，防止线路老化、磨损[4]。

2.4液压系统故障维修技术

在液压系统投入工作的环节，如果出现漏液或者压力不足等情况，需要及时检查是否存在乳化液泵损坏或者密封件老化等现象，及时采取处理措施。液压缸是整个液压系统的执行部件，该部件损坏将造成设备无法正常工作，甚至引发现场安全事故。在液压系统维修环节，更换密封件、修理液压缸或更换液压缸的方式比较常见，能够解决液压系统卡死或者运动不稳定问题，确保整个液压系统能够正常工作。在维修环节，要保证自身和设备的安全性，避免设备进一步损坏。对于目前的液压系统维修工作来说，一般需要先停止整个系统运行，切断设备电源，并使用绝缘工具进行检测，达到要求后才能进入现场开展维修。对于各项液压系统的维修工作，要做好记录，掌握各项设备的运行数据，以便为维修提供支持

[5]。

结束语

基于信息化和智能化的煤矿机电设备故障诊断与预测是未来煤矿行业发展的重要方向。通过充分利用现代技术和方法，煤矿行业可以提高机电设备的可靠性，降低维护成本，提高工作安全性，推动行业向着更加高效、环保和智能化的未来迈进。

参考文献

[1]甘肃某矿瓦斯抽采设计[J]. 韩玲莉.煤矿安全,2020(19)

[2]浅析如何提高煤矿瓦斯抽采效率[J]. 孙斌;刘登超.煤矿安全,2017(13)

[3]煤矿瓦斯抽采技术的发展分析[J]. 李唯.煤矿安全,2019(04)

[4]安全目标管理在煤矿安全管理中的应用分析.刘翠林.煤矿安全,2022
[5]煤矿安全管理存在问题及其防控措施.赵柯柯.煤矿安全,2022
[6]魏建国．智能化技术在工程机械设备安全管理中的应用研究［Ｊ］．低碳世界，2023，13（02）：184－186．