煤矿机械设备状态监测及维护研究

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摘要：针对晋圣坡底煤矿在煤炭生产过程中煤矿机械设备故障频发、机械设备维护管理工作效率不高的问题，通过点检的形式，本着经济效益最大化的原则，确定了200h的点检周期。对比选择合适的策略模型，实现煤炭企业经济效益的提升。

关键词：煤矿机械设备；维护管理；状态监测；经济效益1工程概况

1工程概况

晋能控股集团晋圣坡底煤业有限公司位于晋城市坡底村附近，生产规模600kt/a，其地理位置为东经112°27＇12〞—112°28＇51〞，北纬35°17＇44〞—35°19＇29〞，井田东西宽1.5km，南北长5.4km，面积为7.4151km2，开采煤层为3-15#煤层，开采深度标高为+775~+570m。全矿机械设备机泵震动为d级，严重影响了机泵的正常运行，水平方向和垂直方向的震动位移达到了15.698mm/s和16.587mm/s，对设备进行实时监测和分析，通过精细化管理形式对设备进行监测和维护。

2煤机故障类型及成因分析

电气系统的故障主要表现为接触不良和电子元器件异常。井下长期处于潮湿环境当中，并且巷道内空气中酸性氧化物含量较高，会使电路板上的电子元器件产生氧化、老化等问题[1]。同时，电子元器件在工作时会发热，为增长其使用寿命，通常会带有散热装置，井下煤粉或其他岩石颗粒容易积聚在电路板上，导致其散热能力降低，从而导致其使用年限下降，造成不必要的损失[2]。而且电气部分长期受到不平衡引起的震动时，极易引发电路板接触不良，导致机械运动停摆。故电气系统的故障表现可总结为电信号的缺失和异常发热。

3煤矿机械设备故障监测

3.1监测方法

油液监测法。通过检测机械设备中液压油的纯度来进行故障检测。设备机械系统发生故障，其液压油中杂质增多，这些杂质既可能来源于磨损残留物，也可能来源于煤矿粉尘，通过检测其在液压油中的比列，可以对设备机械故障进行检测。但由于该方法实施时需要取样，所以该种检测方法不具备时效性[3]。温度监测法。通过安装温度传感器，获得煤矿机械设备在运行过程中的实时温度上升情况，判断机械设备是否发生故障，该方法的优点是可以实现故障的实时监测。电流监测法。针对电气系统的故障，多采用电流监测法。通过在机械设备上安装电流传感器，监控设备在工作过程中的电流情况，通过与正常工作状态的电流比较，判断机械设备电气系统是否发生故障[4]。导致电流异常的情况很多，如：在设备运行过程中，轴承有磨损或者转子与定子之间的摩擦，均可以导致机械设备电流异常。震动监测法。针对煤矿机械设备故障监测，提出使用震动频谱来进行监测。通过传感器获取机械设备在运行时的震动频谱，对其进行监测。该方法的优点是便于技术人员精准的判断故障发生的位置。如图1为获得的机械设备震动信号频谱图，通过对比有故障和无故障两种状态下的能量差值，判断其发生故障的频段特征。

3.2煤炭机械设备点检周期的确定

为了更精确的对煤矿机械设备进行监测，采用“点检”的方法，对机械设备实时工作状态进行全方位的掌控。此时就需要确定点检周期，根据安全性原则，进行点检周期的计算如公式（1），其中P为存在故障的概率，n为检测次数。

4设备的管理和维护

4.1模型分析

在选择设备修理的停歇时间时，需要确定有效合理的管理策略，修理时间定额为Ts，用公式（5）表示。

4.2管理策略的选择

通过分析可知，结合各因素的影响，建立公式（7）：等待：FCF+γC[F+(1-F)p]设备检修：Cj+γFC(1)+γ(1-F)C(0)（7）设备维修：Cp+γC(0)F0、F1、F2是设备故障率，F在0~F0或F1~F2时，“等待”；F0~F1时，“设备检修”；F2~1时，“设备维修”。通过以上计算，可以为管理策略提供选择上的参考。

4.3保证管理工作的有效性

4.3.1保证设备监测的预测性在状态监测中，预测性维护管理是基础，其对煤矿安全生产、煤矿机械设备安全具有及其重要的意义。监测中若发现机械设备运转异常，必须及时采取措施，减弱设备故障的影响，从而降低煤矿运营的成本。晋圣坡底煤矿维护管理人员需及时反映设备故障问题，针对问题映射指定合适的方案，保证设备的正常使用。4.3.2严格把关维护质量晋圣坡底煤业公司首先要注重设备维护管理的更新，保证已淘汰的观念不再使用，重视本矿机械设备的管理工作，施行责任到人制度，落实安全管理。其次，相关人员要及时更换故障设备零件，对库存备件进行整理统计。最后，规范机械设备的使用操作流程，在设备的使用前、使用后进行统计，运行数据也要进行归档、记录。

5结语

煤炭工业发展到今天，机械设备是企业发展的重中之重。设备的实时工作状态监测可以直观的反应出设备是否出现故障，以便维修人员对设备及时的检修和维护，并更加精准的判断故障出现位置，提高机械设备的运行效率。在机械设备状态监测工作中，需要针对相应的环境条件和设备具有的特征进行全方位的分析，选择适宜管理模型和策略。同时，还要不断提升企业维护管理人员综合能力素质，可以进一步提升机械设备的运行稳定性，做好维护管理的预测性工作，切实把好质量关，可以实现煤炭企业的效益提升。

参考文献

[1]曲建光.主提升机械装置状态监测及故障诊断系统研究与应用[M].霍州煤电集团吕临能化有限公司庞庞塔煤矿,2019.

[2]高启丽.光纤传感技术在煤矿机电设备安全状态监测系统中的应用[J].当代化工研究,2021(18):135-136.

[3]刘海波.基于神经网络的煤矿机械设备状态监测记录模型[J].煤矿机械,2012,33(9):228-230.

[4]杨莉锋.煤矿机电设备常见故障及维修技术质量研究[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(15):132-133.

[5]迟宝锁,于海亭,党帅,等.浅谈无损检测技术应用于煤矿机械设备维修的实践[J].中国设备工程,2021(14):155-156.

作者：牛泽超 单位：晋能控股煤业集团晋圣坡底煤业有限公司