煤矿机电设备故障监测及应用

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摘要：分析了煤矿机电设备常见的故障诊断技术，并根据工程实例指出了故障监测诊断技术的具体应用。通过构造特定试验环境，或在实际煤矿生产环境中使用特定设备，全方位实时监测煤矿机电设备的运行情况，以便及时发现故障问题及时处理，确保煤矿生产安全进行。

关键词：煤矿机电设备;故障监测诊断;技术

随着现代科学技术以及工业自动化水平的不断提升，机械生产期间的故障问题对机械装置系统的影响也变得越来越大。尤其是在煤矿机电设备生产期间，一旦出现故障问题，不但会影响整个设备系统的正常运行，且还会导致安全生产事故的发生，严重损害了煤矿企业的经济效益。而设备故障监测诊断技术综合采用了计算机信号处理、传感器等多种学科技术，可以通过特定信号准确判断故障部位，及早检测故障问题，降低机电设备事故问题的发生几率[1]。

1煤矿机电设备常见的监测方法

近年来，煤矿机电设备故障监测技术发展迅速，其主要通过构造特定试验环境，或在实际生产现场利用特定设备及方法对煤矿机电设备进行全面实时监控，在保证煤炭产品质量的基础上确保煤矿企业的安全运营，提升经济与社会效益。煤矿机电设备存在多种监测内容，具体包括以下两个方面：一是测试主要零部件。受力构件、易燃件、磨损件以及易损件等均属于煤矿机电设备的零部件，直接影响着设备运行的安全性。在测试时，技术人员应在特定试验台架上，根据零部件技术要求，模拟实际工作时的荷载力、工作环境以及受载特性等因素，对零部件进行检测，分析其性能、强度、使用寿命、对环境耐受力以及可靠性等，以确保设备的整体质量水平。在监测时一般采用传感器、记录仪、放大器、计算机以及分析仪等设备。二是进行整机试验。主要在试验台或试验场模拟实际生产环境，测试组装成台的设备机组，并根据要求记录试验数据，分析设备的安全性、适用性以及可靠性等性能指标。整机试验具备较大规模，企业需要投入大量资本，且提供足够的试验空间，因此只有煤矿重要机电设备才可进行整机试验[2]。

2煤矿机电设备故障监测诊断技术

2.1对矿井提升设备的故障诊断。在矿井生产过程中，提升设备占据十分重要的作用，且其担任多项生产任务，比如人员运输、材料运输、提升原煤矸石以及设备运输等。由此看出，提升设备的运行情况不但关系着煤矿生产效率，且还影响着矿井工作人员的人身安全。矿井生产环境较为恶劣，对各项安全指标要求较高，提升系统需具备较高的整体性能，对此，企业应采用完整的诊断技术，采用单一传感器的检测方法，利用频谱分析得出监测结果，具体传感器安装情况如图1所示。但矿井提升设备的组成较为复杂，多个系统之间很容易发生故障问题，增大了故障的监测难度。对此，企业应采用传感器信息融合技术，动态监测提升设备的运行情况，期间传感器可以将设备的速度、定位以及周期等参数转化为模拟信号，并在处理后反馈给技术人员[3]。提升设备存在较多监测点，企业也可以采用集散管理方式，确保一个分站点发生故障问题时不会影响整个监测系统的运行情况，具体如下页图2所示。2.2对采煤机的故障诊断。采煤机的故障问题主要发生于液压系统，且由高压与低压系统组成。其中低压为常量，高压与负载成正比关系，若液压系统在运行期间出现压力与负载比例异常问题，例如当负载提高、高压降低时应立即停机；当低压下降则表明采煤机系统或补油处出现故障；当高压下降、低压上升时则需要检查安全阀，确定其是否发生窜液问题。当油温升高时，应观察牵引部油箱油位是否上升，并抽油样进行观察，若出现油水分离情况应及时换油。当牵引部存在异常声响问题时应检查过滤器的堵塞情况，检查吸油管是否已漏气。当杂质混入液压油中后会导致过滤器堵塞，为了防止杂质混入，技术人员应做好检查工作并定期清洗过滤器，及时抽样分析。在检查采煤机液压系统时需要借助完善的监测系统，其主要由传感器、传输接口、主机以及分站等部分组成，监测期间传感器会收集采煤机的运行信息，并通过传输接口将信息传输至分站进行处理，之后主机全面处理信息，分析故障问题。通过采用监测系统可以有效检测故障，还可以提升采煤机的工作效率，延长使用寿命[4]。2.3对通风机的故障诊断。当前通风机故障监测设备并不多，应用最为广泛则是通风机集中检测仪以及矿井主风机在线检测与故障诊断仪。其中主风机在线监测与故障诊断仪采用了8089单片机系统，实现了故障诊断与在线监测的一体化。具体而言此监测系统主要具备以下功能，一是可以实现实时监测，测量风机振动频率、轴心轨迹、风量、负压以及轴温等参数，并可以巡回显示；二是可以进行故障报警；三是可以分析加速度时域与频谱；四是实现了智能诊断，可以快速定位通风机故障部位，并利用高精度传感器测量故障振动加速度，计算振动烈度与功率，在灰色关联度分析后判断故障类型。2.4矿用高压异步电动机故障诊断。煤矿生产中的高压异步电动机主要包括水泵以及压风机等，其运行期间会发生绝缘老化以及机械损伤等问题，影响了煤矿生产的正常流程。对于异步电动机故障，企业应采用以下几种监测技术，一是局部放电监测，高压电动机定子侧发生电气故障后多呈现放电现象加剧趋势，由此应利用定子电流互感器及高频检测仪测定放电强度，以辨别各种定子故障问题，但这种方法对部分低压电机效果较差。二是电流高次谐波检测技术，定子绕组故障会导致电流高次谐波增加，对此企业可以利用定子电流不平衡现象测定异步电动机故障。

3煤矿机电设备故障监测诊断技术的应用

以长治三元中能煤业有限公司为例，结合机电设备常见故障分析监测诊断技术的具体应用。首先是高压异步电动机故障的监测，三元中能煤业生产期间主要利用高压异步电动机进行开采工作，对于其故障问题主要采用局部放电以及磁通检测技术，利用高次谐波检测分析高压电器故障问题。但由于企业没有对高低压进行根本限制，且操作人员缺乏专业检测技术，以致低压机电设备故障监测效果并不理想。其次是通风机故障的诊断，三元中能煤业公司采用的通风机型号FBCDZ-8-No.26型矿用防爆对旋式轴流通风机两台，转速为599r/min，监测时采用在线检测仪，并监视定时器、中断源以及高速输入输出接口的控制，高效控制系统指令。期间利用小波包分解提取通风机特征，回归处理后将信息输入网络系统，判断通风机是否出现不对中故障。最后是采煤机的故障诊断，三元中能煤业公司采用的是国产的采煤机，在检测参数的体现阶段效果较差，且检测范围有限，整体检测功能较低。对此，企业采用了电牵引采煤机的故障诊断检测系统，在结合152.4mm显示单元的基础上做到了对采煤机运行工况及时监测。

4结语

煤矿机电设备故障问题具备突发性、随机性以及潜伏性等特征，且故障原因多种多样。对此，煤矿生产企业应结合实践不断改善生产条件，加强对设备故障监测诊断技术的研究力度，做好机电管理人员的培训工作，从而确保企业可以合理利用各种故障诊断技术，保障煤矿机电系统的安全高效运转。

参考文献

[1]张建勋.煤矿机电设备故障监测诊断技术分析[J].机械管理开发，2017（3）：11-12.

[2]郭自文，马军，祁刚，等.煤矿机械故障监测诊断研究[J].中国高新技术企业，2015（2）：91-93.

[3]秦星.煤矿机电设备机械故障检测诊断技术的应用[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2014（3）：88-90.

[4]温勇.煤矿机电设备管理中机械故障检测诊断技术的应用分析[J].机电信息，2013（6）：107-108.

作者:王超 单位:长治三元中能煤业有限公司