礦山機電設備檢修中故障診斷技術淺議

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摘要：礦山開采的安全與效益，較大程度上依賴于機電設備，但受復雜井下環境及不良運行維護影響，機電設備故障難以規避，并伴有極大損失與危害。出于降低故障損失考慮，應從故障診斷技術入手，及時發現已有或潛在設備故障，提升礦山機電設備檢修效率。本文分析了礦山機電設備故障成因，并明確其診斷步驟與技術分類，最后就如何在實際檢修中合理化運用相應故障診斷技術提出具體策略，旨在維護好礦山機電設備運行狀態。

關鍵詞：礦山；機電設備；檢修；故障診斷

現階段，用于礦山開采的機電設備多樣性及先進性更甚以往，但隨著開采深入，機電設備作業環境愈加惡劣，故障發生成為常態，在礦山特殊環境下，將帶來連鎖性的巨大危害，所以，機電設備維修至關重要。但在實際維修前，需借助于技術手段，分析并診斷礦山機電設備狀態，發現其零部件或整體運行異常，及早干預機電設備故障，并作出故障評估與預測，使礦山開采更為高效、持續。下面將從礦山機電設備故障成因入手，就故障診斷步驟、技術分類及其在設備檢修中應用展開詳述。

1.礦山機電設備故障成因

結合設備運維實踐，可發現機電設備故障的直接原因有：首先是設備損耗問題，在長時間、連續作業中，機電設備綜合性能將逐漸惡化，這是設備使用的必然過程，在此期間，機電設備零部件會因高強度礦山作業與惡劣運行環境而出現老化、磨損、形變等不良狀況，零件間的配合度降低，還會出現間隙增大的情況。其次是配合關系出現變化，當設備損耗達較高程度，其零部件會因損傷過大，而達不到機電設備設計要求的性能與尺寸標準，便將造成故障發生。最后是超負荷運行問題，盡管礦山用機電設備環境耐受性強，但在設計上仍存在極限負荷能力，若長期處于超負荷或帶病狀態，超出其極限后，礦山機電設備將無法維持正常運行狀態，機電設備故障將無法避免。

2.故障診斷步驟與技術分類

(1)主要技術類別

①主觀診斷技術該類技術所依據的是維修經驗，要求機電設備檢修人員，掌握一定故障診斷經驗，借助相對簡便的檢測儀器，在人為思考下進行診斷，有的是依靠直覺與經驗，而歸結到診斷方法上，有故障樹分析、邏輯分析等方法。面對繁多的礦山機電設備，主觀診斷的優勢在于直接、簡便，然而主要依靠主觀判斷，很難達到精確診斷效果。②儀器診斷技術該技術在機電設備故障診斷中，可通過收集設備運行關鍵參數，然后在特定、專業儀器幫助下，得出較為準確的診斷結果，其中，儀器的選擇決定著故障診斷準確性，需予以合理化選用。③智能診斷技術在技術發展助推下，機電設備構造愈加復雜，且有信息化、智能化發展傾向，在對其故障進行診斷時，也出現諸如神經網絡、專家系統等適用于礦山機電設備的智能診斷方法，可在機電設備運行數據基礎上，利用智能系統展現類人思維，解決復雜故障診斷問題。

(2)故障診斷相關步驟

在實際處理機電設備故障時，盡管可用診斷技術品類繁多，但在故障診斷步驟上有相似性。首先要構建數學模型，通過搜集機電設備參數與運行數據，可將其作為模型基礎，然后通過定性與定量分析，最終合理確立故障診斷基本模型，方便后續機電設備運行分析。其次是處理并分析相關數據，通過構建整套的兼具傳感、傳輸、存儲、處理等功能的機電設備監測系統，實時、動態進行數據采集，然后在處理器幫助下，剔除無用信息，并在故障診斷算法幫助下，獲取到表征機電設備故障的特定信號，進而判定其故障所在，了解機電設備故障成因。最后是進行故障預測，通過上述故障分析，可掌握機電設備真實狀態，并在此基礎上，預測其零部件故障，并評估其預期壽命，為后續機電設備保養、檢修帶來可靠數據支撐。

3.故障診斷下的機電設備維修策略

(1)故障診斷基本思路

對于不同礦山機電設備，在實際開展故障診斷時，其實施思路有所差異。這就要求，在特定故障診斷技術下，要想與機電設備更為匹配，需結合其礦山及設備特點，對診斷技術做適應性優化，切實提高故障診斷效果。但無論如何改變，機電設備故障診斷要符合基本思路，其技術應用前提，均需準確獲取機電設備狀態與故障特征信息。對處于井下環境的機電設備，應對其設備特殊性與故障復雜性有充分認識，確定其信息化、自動化改造的必要，基于現有機電設備，全方位的融入信息自動化技術，不僅可實現智能監測功能，優化機電設備監控效果，還能結合監控信息，評估機電運輸狀態，并研判問題所在，使機電設備成效有顯著提升。當然，在信息自動化技術引入后，還需針對機電運輸操作人員，開展相應技術培訓，提升其對新技術的認知，使其熟悉如何借此研判機電設備技術問題，更好的發揮技術效用，確保機電設備使用中的整體安全性。所以，針對特定的礦山工程，需結合其采掘性質，合理采購或研制傳感裝置，并科學設計信號轉換模塊，在礦山開采中準確、高效獲取機電設備運行信息。其中，故障傳感器尤為關鍵，出于礦山開采安全考量，既要有防水、防塵、抗干擾等基本特性，還要考慮礦山開采工況，提高傳感器的抗震、耐高溫性能。

(2)科學提取故障特征信號

在不同類別礦山下，機電設備故障表征各有差異，如對于鉛鋅金屬礦，其在機電設備運行狀態及故障特征提取上，相對于煤炭礦山而言，將面臨更大噪聲干擾，故障診斷更具難度。要想提高機電設備故障診斷的準確性，首先需要準確獲取故障信號特征。就鉛鋅金屬礦而言，其地質環境十分特殊，與傳統煤礦在特征指標和匹配準則等方面具有明顯差異，但是可以適當參考煤礦機電設備特性，提取以下故障特征：齒輪擦傷、點蝕和斷齒等，在此基礎上完成機電設備診斷。在進行機電設備診斷時，維修人員可以選擇特征匹配準則，并將其與自適應提升小波分解算法相結合，獲取各種故障信號特征，例如齒輪損傷和滾動軸承等。同時借助初始雙正交濾波器組來完成提升，分別得到對應提升算子，并構建一個新小波基函數，在此基礎上借助更新器和預測器來完成預測更新工作，最后得到細節信號（高頻和低頻），進而完成自適應提升小波分解算法。

(3)機電設備維修措施

在實際工程中，借助于所提取到的故障信號特征，可針對機電設備做科學故障診斷，隨后通過大量實驗研究和仿真，構建故障數學力學模式，深入分析故障原因，在此基礎上維修相關機電設備。礦山機電設備多樣性明顯，維修人員應當明確不同設備特性，并結合機電設備診斷情況，實施相應的維修策略。而且，根據維修動機與時機的不用，可區別為預防性、周期性、計劃性以及事后維修等方式，相關內容如下：①當涉及到預防性維修時，通常是指在事故未發生或者影響較小時，及時處理事故，在進行機電設備監測和診斷的過程中，一旦檢測到故障預兆，能夠快速進行維修，起到一定的預防效果。②當涉及到周期性維修時，通常是指結合故障診斷結果，分析設備運行是否異常，并每隔一段時間就采取監測和維護措施，避免出現故障發展的情況。③當涉及到計劃性維修時，通常是指利用先進故障診斷措施，合理分析機電設備故障，通常需要考慮以下幾個方面：時間、地點和原因等。預測設備發生故障的概率，并采取針對性措施進行設備維修，及時將安全隱患排除，提高設備工作效率，延長設備使用周期。④當涉及到事后檢修時，通常是指當出現故障時，借鑒先前診斷內容，找出故障發生原因，進而采取切實有效的維護措施。

4.結束語

綜上所述，出于礦山開采效益與安全考量，需借助于故障診斷技術，輔助開展機電設備檢修，有效改善其設備狀況，更好的服務于礦山開采。而在智能技術發展推動下，涌現出多種適用于礦山機電設備的診斷技術，但要發揮其優勢，需結合礦山及設備特點，掌握故障診斷基本思路，了解故障特征信號提取方法，并以此為基礎，科學制定檢修策略，保障機電設備性能。

作者:侯國強 單位:山西汾西礦業（集團）生活服務總公司高陽管理中心水暖工區