煤矿机电设备的故障诊断
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【摘要】煤矿机电设备是组成矿山企业的重要部分，随着煤矿行业的自动化水平越来越高，煤矿机电设备的台数、种类等也在与日俱增。由于煤矿机电设备的工作环境恶劣，机电设备在运行中容易产生各种故障，不仅会造成重大经济损失，甚至还可能导致灾难性的人员伤亡和恶劣的社会影响。如何对煤矿机电产品进行有效排查，就显得尤为重要。本文对此进行了探讨，以期对相关从业人员有所借鉴意义。
【关键词】煤矿；采煤机；矿井提升机；通风机
1前言
机电设备是构成施工生产的重要因素，近年来，很多大型复杂的机械化设备在现代矿山生产和建设中得到了广泛应用与普及。随着现代工业的不断发展，煤矿生产设备结构越来越复杂，而且煤炭位于地下深处，煤炭机电设备作业环境恶劣，机械设备在使用过程中，由于材料、工艺、环境条件和人为因素的影响，经过长年累月的高压重载、震动、冲击，其零部件会逐渐地被磨损、变形、断裂、蚀损等，造成严重的甚至灾难性的事故。随着零部件磨损程度的逐渐增大，设备的技术状态将会产生劣化，不可避免地将出现各种各样的故障，致降低或失去其预定的功能，设备的功能和精度降低，增加了维修成本，也耽误了作业进度。所以只有加强对煤矿机电设备故障的排查，保证机电设备能始终处于良好运行状态，才能延长设备的使用时间，使其在高效、安全的状态下工作，保证生产的顺利进行。
2煤矿机电设备的故障诊断
2.1采煤机故障诊断
采煤机是煤矿生产的关键设备，采煤机的正常运转对于煤矿效益是不言而喻的。目前，国产采煤机的整机水平还有相当大的差距，不少煤矿购买了从国外进口的电牵引采煤机，这些设备一旦出现故障，煤矿就需为更换零件、聘请外国专业维修人员付出昂贵的费用。交流电牵引采煤机是采煤机中最常见的一种类型，到90年代初，电牵引代替液压牵引已成明显趋势，它增加了煤炭产量，减少了事故发生率，应用历史已有几十年。但是由于采煤机生产面临复杂地质构造，采煤机自身结构复杂，基本上无故障诊断功能，在工作时容易受到来自煤、岩石等冲击，出现故障比较频繁，严重制约了采煤机的工作效率。采煤机一旦出现故障，将会造成整个煤矿生产系统瘫痪，预防和减少采煤机的故障，就是一个相应复杂的工作内容。同国外先进的采煤机比较，国产的采煤机在故障检测诊断技术方面还相对落后，采煤机的故障类型主要有三大类：一是液压传动部分的故障，二是机械传动部分的故障，三是电气控制部分的故障。其中液压传动部分故障较多，高达采煤机总故障的80%以上。传统的诊断方法难以做出快速准确的判断，存在着误判的可能，在实际工作中，必须通过对故障征兆的分析判断，以及通过必要的检测和试验手段，才能正确判断故障点。目前，1200电牵引采煤机改进了瓦斯检测装置和漏电闭锁系统，克服了以往设计中的缺陷，为井下一线工人的人身安全提供了可靠保证。该机型增加了摇臂倾角传感器、机身倾斜传感器，增设了速度反馈装置和位置记忆功能，使采煤工作面的智能化成为可能，且弥补了国内采煤机同步性能不良等负面效应，实现了采煤机技术质量的又一次升级，MGTY750/1800-3.3D电牵引采煤机也可令采煤机将人工操作下运行的结果全部记忆下来，之后自动按照前次方式运行，并可将井下数据传至井上电脑网络，实现地面对井下采煤的现场监控和指挥。这无疑为采煤机在无人工作面的智能化操作打下了基础。
2.2矿井提升机故障诊断
矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉，提升机运行的安全可靠性直接影响煤矿生产的经济效益和生产人员的生命安全。它在整个综合机械化生产中占有非常重要的位置。井架、提升机主轴、天轮轴、销轴、连接杆、连接板等重要承载件是矿井提升设备的重要组成部分，一般来说，主井提升设备只负责将井下采掘到的有用矿物从井底提升到地面；副井提升设备负责提升岩石、下放材料、升降设备和人员等工作。重要承载件在运行过程中承受冲击动载荷，不确定的受力因素较多，特别是提升机主轴的轴颈、键槽根部等位置会出现疲劳裂纹。若不及时发现，随着裂纹的快速扩展，将造成整个部件轴的断裂。甚至发生提升容器坠落等重大事故，所以使它们安全、可靠、经济地运转对确保矿井安全，经济生产就具有非常重要的意义。目前，各种以计算机为主体的无损检测技术相继投入使用，无损检测技术不仅应用于煤矿提升容器重要承载件的制造检验和在用检验，而且在国内许多行业和部门都得到广泛应用，反应了当前设备诊断技术发展方向。由于无损检测技术具有不破坏试件、仪器设备体积小、检测灵敏度高等优点。所以其应用日益广泛。实践表明，无损检测技术通过把分散的诊断装置系统化，与电子计算机相结合，对煤矿大型设备主要部件进行检验，在煤矿重要承载件的质量控制安全使用中起着举足轻重的作用。不仅可有效预防主轴开裂、断轴等机电事故，而且对煤矿安全生产具有重要的现实意义。
2.3煤矿通风机的故障诊断
在煤矿生产中，矿井风机是一种非常重要但又耗能较多的设备，它必须24小时不停运转。煤矿通风的目的，是为井下作业区域输送适量的新鲜空气，是保证煤矿安全生产很重要的一环，瓦斯及火灾的防治，都是建立在良好的通风之上的。煤矿通风机是气体压缩和输送的机械设备，煤矿通风机主要由叶轮、电机、轴承、机壳、导流片等部件组成。由于煤矿的生产条件十分恶劣，煤矿通风机经常发生各种故障，所以应对煤矿通风机故障展开故障诊断研究，这样可以有效地减少瓦斯事故和其他类事故的发生概率，促进煤矿安全稳定的生产。通风机的检测诊断技术已日渐成熟，在煤矿通风机设备故障诊断中，只需简单的操作便可诊断出其祸害所在。目前，利用小波变换进行动态系统故障检测与诊断具有良好的效果，小波分析可以将一个信号分解成多个不同尺度的信号，所以在信号检测中得到了广泛应用。小波分析能将采集到的通风机振动信号，处理信号后则通过传感器内的类专家系统来对通风机进行故障诊断。小波变换具有空间局部化性质，利用小波变换能有效分析突变信号的时频局部特征。同时神经网络具有非线性拟合能力，因此可以构建出小波神经网络，建立起故障特征分量和故障类型之间的映射，从而正确诊断出煤矿通风机故障。
3结语
总之，煤矿机电设备是煤矿生产的重要环节。采煤机、矿井提升机、矿用高压异步电动机等大型矿山常用的主要机电设备故障现象比较复杂。设备故障诊断是一门综合技术，经过几十年的发展，过去单一的设备管理和维修模式也不能与现在的要求相适应。随着技术和科技的革新，煤矿机电设备检测与故障监测得到了很大的发展，目前，故障诊断检测技术主要应用在这些大型设备故障诊断中，在保证机电设备可靠性和经济性，确保安全生产方面发挥了重大作用。我们在改进硬件设施的同时还应当注重管理模式和检修模式的革新，将现代的思想和技术应用到设备的日常保养维护中。借以提高设备的利用率，增加其可靠性。
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