故障診斷技術在煤礦機械設備中的運用

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摘要:煤炭是我國重要的能源，為我國經濟的發展提供重要幫助。煤炭資源的開采中，需要運用大型機械設備，同時還要保證機械良好運行，但事實上受諸多因素影響，機械設備故障不可避免，因此當前煤礦機械設備中故障診斷技術逐漸受重視。先簡要分析了煤礦機械設備常見的故障及診斷技術，然后探討了故障診斷技術在煤礦機械設備中的應用。

關鍵詞:故障診斷技術;煤礦機械設備;應用

0引言

隨著社會經濟快速發展，對煤礦的需求量不斷增加。在煤礦開采中，開采效率一直是開采企業關注的重點，而提高開采效率最好的方法是增加煤礦設備，提高生產效率。煤礦設備使用中，受設備所處環境惡劣及使用頻率增加的影響，常導致機械設備故障概率增加，直接影響到煤礦開采量。因此為了保證產量，需要合理應用故障診斷技術。

1煤礦機械設備常見故障

1．1組件老化

機械設備長時間使用、優化更新慢、組件長時間使用不進行更換常引起組件老化［1］。此外，細小的齒輪長時間工作也容易出現磨損與消耗，設備管理人員常會因為費用問題不進行零件更換，使得機械設備出現超負荷運行。

1．2零部件磨損

煤礦機械設備的使用過程，常會因機械振動、設備擺放位置不合理等引起零部件開裂與破壞情況。

1．3異常磨損

煤礦機械設備常在惡劣的環境下運作，比如潮濕、腐蝕性介質等，常引起機械設備出現異常磨損情況。

2常見的故障診斷技術

2．1振動監測診斷技術

煤礦機械設備正常工作時，振動量時域、頻域均有一定數據特征，同時特征值還具有一定規律性［2］。若監測振動數據特征量同正常工作時域及頻域不符可判定設備存在腹脹。依此依據可考慮應用振動監測技術監測運動過程機械設備是否存在故障。

2．2溫度監測診斷技術

煤礦機械設備運行中，溫度若超出正常工作溫度表明設備出現故障。在設備中，軸承、鉸鏈、齒輪等部位容易產生熱量，在這些位置安裝溫度傳感器監測相關部位溫度可以及時發展溫度異常情況，盡早識別故障。比如，采煤機截割滾筒內軸承磨損較大會出現相對摩擦，這使得滾筒支撐軸承、軸承溫度急劇上升，若溫度明顯超出正常值可判斷滾筒出現異常情況，快速反映采煤機工作狀態。

2．3紅外熱成像診斷技術

自然界中，很多的物體均會發射出紅外線，煤礦機械設備運轉中，溫度比常溫更高，借助紅外熱成像的方式可以檢測設備的內外溫度［3］。紅外熱像儀是一種有效的診斷技術，儀器可將接受到的紅外輻射信號轉變成標準視頻信號。在煤礦機械設備運行中，應用紅外熱像儀監測設備表面輻射的紅外熱能，可以實時生成熱圖像，找出圖像中溫度異常點及測量溫度值，進行相關設備故障診斷。且紅外熱成像還采取非接觸的診斷方式，這解決了常規安裝溫度傳感器布線難的問題。

2．4超聲波無損檢測技術

超聲無損檢測技術屬于一種先進的檢測技術，無損檢測主要在不損害檢測對象、不破壞被測對象內部組織情況下，借助材料內部結構缺陷所致熱、光、電、磁反應，監測試件內外受損情況。超聲波監測儀器非常靈敏，且聲波有著非常強的穿透能力，這可以檢測出煤礦機械設備關鍵零部件損傷情況，同時評價部件使用壽命，以及時更換受損的零部件。

2．5油液磨屑與鐵譜分析

煤礦機械設備在運轉過程中，設備相互接觸，金屬材料間會相互摩擦，這會產生磨屑，磨屑會落入到潤滑液中。針對潤滑液中落入的磨屑，可以應用鐵譜分析法，該方法主要是借助強磁力作用，將油液中金屬磨屑顆粒分離，且對磨屑顆粒分析還可判斷設備的工作狀。此外，利用鐵譜分析還可以通過磨屑大小、形狀及成分推斷煤礦機械設備的磨損原因、類型和部位。

3故障診斷技術在煤礦機械設備中的應用

3．1對故障現場進行初步診斷

在煤礦機械設備出現故障時，相關的診斷人員需進到現場對機械設備進行初步的診斷。初步診斷的方法主要包括耳聽檢查、感官觸摸、眼睛觀察及排查等［4］。現場初步排查后，再接觸相關的儀器進行深入的排查，比如應用溫度監測、紅外熱成像儀及超聲檢測等，借助相應設備對集機械設備故障元件的數值變化情況進行檢測與記錄，然后采取定性及定量分析的方式類判斷液壓元件是否需要更換。為了進一步提高診斷效果，還要利用專業的計算機診斷儀進行對比分析，進而為故障診斷提供巨大幫助。

3．2故障診斷技術在高壓異步電動機中的應用

在煤礦生產中，高壓異步電動機是非常重要的設備。但是，受生產環境及開采工作量大等因素的影響，電動機在運行過程中常常出現機械部位損傷情況，這樣記憶引起設備絕緣層老化及脫離情況，這對煤礦的開采造成巨大影響，為此做好高壓異步電動機的故障監測非常重要。針對高壓異步電動機，常用的診斷技術為部位放電檢測，該監測方法主要是電動機運行過程，出現故障會引起電線接頭放電，并且隨著故障發展，接頭放電還會不斷增加。為此可以通過接頭放電現象來判斷設備的性能變化，以進行故障的診斷，同時還可以實現判斷設備剩余的可用年限，進而為設備的有效維護提供幫助。礦井提升機是煤礦生產中常用的運輸設備，設備運行中，受電動機及工作環境的影響，常使提升機出現故障，這樣對煤礦的開采非常不利。針對故障情況，可以利用油質抽樣監測技術檢測提升機故障，以保障設備運行的平穩性［5］。此外，提升機的故障診斷中還可以應用紅外線熱成像儀進行診斷，具體的故障診斷上，首先可以借助紅外線熱成像儀來監測煤礦提升設備的信號，判定是否存在異常情況，同時借助紅外設備還可以感知提升設備表明的信號情況，及時發現電氣設備的故障源頭，比如繩索松動及螺絲錯位等。紅外線檢測技術還可感應熱態度的變化情況，對隱藏故障進行綜合分析，以保障故障診斷效率。

3．3故障診斷技術在煤礦挖掘設備中的應用

煤礦生產中，重要的開采生產設備為煤礦挖掘機。而實際生產中，受挖掘機日工作量大及日常運行頻率高等因素影響，導致煤礦挖掘機相關故障的發生率高［6］。煤礦挖掘設備常見的故障如挖掘設備截割滾筒內，因軸承的磨損度增加，使得部件之間的相對摩擦力也顯著增加，這樣使得滾筒支撐周邊位置及連接部位出現溫度上升情況，如果對相關部位的溫度進行檢測，可以及時判定出挖掘設備的故障，且掌握設備整體狀況，這樣可以顯著降低煤礦挖掘機運動事故發生率。同時，挖掘設備故障檢測過程，應用溫度檢測的方式還可以及時及準確獲取挖掘機的參數設計問題，以及時診斷出故障。

4結語

煤礦機械設備在煤炭生產中起到重要的作用，然而在設備運行中，受各種因素影響，機械設備常會出現一些故障，這對企業生產效率及經濟利益產生巨大影響。為了保證機械設備順利運行，可采取先進的故障診斷技術，以迅速找出故障原因，并及時排除故障，以使機械設備快速修復并重新投入生產。

參考文獻:

［1］普亞松，郭德偉，張文斌．故障診斷技術在煤礦機械設備中的應用［J］．工礦自動化，2015，41(4):36－39．

［2］吳艦，吳楠．基于小波分析的煤礦機電設備故障檢測關鍵技術應用研究［J］．自動化與儀器儀表，2011，17(5):84－85．

［3］沈立鑫，文永進．解析煤礦機械設備的使用維修和故障診斷［J］．機電一體化，2014，23(1):133．

［4］闞哲，孟國營，張雷雷，等．靜電法監測煤礦機械液壓管路故障［J］．煤礦安全，2015，46(2):109－111．

［5］徐育，李凌，趙志征．綜機設備潤滑管理及故障診斷技術應用［J］．礦山機械，2012，40(10):142－144．

［6］張培彥，周鵬．煤礦機械常見液壓故障的診斷與維修［J］．煤礦開采，2014．

作者：葉如哨 單位：山西焦煤西山煤電