故障诊断技术在煤矿机械设备中的运用

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摘要:煤炭是我国重要的能源，为我国经济的发展提供重要帮助。煤炭资源的开采中，需要运用大型机械设备，同时还要保证机械良好运行，但事实上受诸多因素影响，机械设备故障不可避免，因此当前煤矿机械设备中故障诊断技术逐渐受重视。先简要分析了煤矿机械设备常见的故障及诊断技术，然后探讨了故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用。

关键词:故障诊断技术;煤矿机械设备;应用

0引言

随着社会经济快速发展，对煤矿的需求量不断增加。在煤矿开采中，开采效率一直是开采企业关注的重点，而提高开采效率最好的方法是增加煤矿设备，提高生产效率。煤矿设备使用中，受设备所处环境恶劣及使用频率增加的影响，常导致机械设备故障概率增加，直接影响到煤矿开采量。因此为了保证产量，需要合理应用故障诊断技术。

1煤矿机械设备常见故障

1．1组件老化

机械设备长时间使用、优化更新慢、组件长时间使用不进行更换常引起组件老化［1］。此外，细小的齿轮长时间工作也容易出现磨损与消耗，设备管理人员常会因为费用问题不进行零件更换，使得机械设备出现超负荷运行。

1．2零部件磨损

煤矿机械设备的使用过程，常会因机械振动、设备摆放位置不合理等引起零部件开裂与破坏情况。

1．3异常磨损

煤矿机械设备常在恶劣的环境下运作，比如潮湿、腐蚀性介质等，常引起机械设备出现异常磨损情况。

2常见的故障诊断技术

2．1振动监测诊断技术

煤矿机械设备正常工作时，振动量时域、频域均有一定数据特征，同时特征值还具有一定规律性［2］。若监测振动数据特征量同正常工作时域及频域不符可判定设备存在腹胀。依此依据可考虑应用振动监测技术监测运动过程机械设备是否存在故障。

2．2温度监测诊断技术

煤矿机械设备运行中，温度若超出正常工作温度表明设备出现故障。在设备中，轴承、铰链、齿轮等部位容易产生热量，在这些位置安装温度传感器监测相关部位温度可以及时发展温度异常情况，尽早识别故障。比如，采煤机截割滚筒内轴承磨损较大会出现相对摩擦，这使得滚筒支撑轴承、轴承温度急剧上升，若温度明显超出正常值可判断滚筒出现异常情况，快速反映采煤机工作状态。

2．3红外热成像诊断技术

自然界中，很多的物体均会发射出红外线，煤矿机械设备运转中，温度比常温更高，借助红外热成像的方式可以检测设备的内外温度［3］。红外热像仪是一种有效的诊断技术，仪器可将接受到的红外辐射信号转变成标准视频信号。在煤矿机械设备运行中，应用红外热像仪监测设备表面辐射的红外热能，可以实时生成热图像，找出图像中温度异常点及测量温度值，进行相关设备故障诊断。且红外热成像还采取非接触的诊断方式，这解决了常规安装温度传感器布线难的问题。

2．4超声波无损检测技术

超声无损检测技术属于一种先进的检测技术，无损检测主要在不损害检测对象、不破坏被测对象内部组织情况下，借助材料内部结构缺陷所致热、光、电、磁反应，监测试件内外受损情况。超声波监测仪器非常灵敏，且声波有着非常强的穿透能力，这可以检测出煤矿机械设备关键零部件损伤情况，同时评价部件使用寿命，以及时更换受损的零部件。

2．5油液磨屑与铁谱分析

煤矿机械设备在运转过程中，设备相互接触，金属材料间会相互摩擦，这会产生磨屑，磨屑会落入到润滑液中。针对润滑液中落入的磨屑，可以应用铁谱分析法，该方法主要是借助强磁力作用，将油液中金属磨屑颗粒分离，且对磨屑颗粒分析还可判断设备的工作状。此外，利用铁谱分析还可以通过磨屑大小、形状及成分推断煤矿机械设备的磨损原因、类型和部位。

3故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用

3．1对故障现场进行初步诊断

在煤矿机械设备出现故障时，相关的诊断人员需进到现场对机械设备进行初步的诊断。初步诊断的方法主要包括耳听检查、感官触摸、眼睛观察及排查等［4］。现场初步排查后，再接触相关的仪器进行深入的排查，比如应用温度监测、红外热成像仪及超声检测等，借助相应设备对集机械设备故障元件的数值变化情况进行检测与记录，然后采取定性及定量分析的方式类判断液压元件是否需要更换。为了进一步提高诊断效果，还要利用专业的计算机诊断仪进行对比分析，进而为故障诊断提供巨大帮助。

3．2故障诊断技术在高压异步电动机中的应用

在煤矿生产中，高压异步电动机是非常重要的设备。但是，受生产环境及开采工作量大等因素的影响，电动机在运行过程中常常出现机械部位损伤情况，这样记忆引起设备绝缘层老化及脱离情况，这对煤矿的开采造成巨大影响，为此做好高压异步电动机的故障监测非常重要。针对高压异步电动机，常用的诊断技术为部位放电检测，该监测方法主要是电动机运行过程，出现故障会引起电线接头放电，并且随着故障发展，接头放电还会不断增加。为此可以通过接头放电现象来判断设备的性能变化，以进行故障的诊断，同时还可以实现判断设备剩余的可用年限，进而为设备的有效维护提供帮助。矿井提升机是煤矿生产中常用的运输设备，设备运行中，受电动机及工作环境的影响，常使提升机出现故障，这样对煤矿的开采非常不利。针对故障情况，可以利用油质抽样监测技术检测提升机故障，以保障设备运行的平稳性［5］。此外，提升机的故障诊断中还可以应用红外线热成像仪进行诊断，具体的故障诊断上，首先可以借助红外线热成像仪来监测煤矿提升设备的信号，判定是否存在异常情况，同时借助红外设备还可以感知提升设备表明的信号情况，及时发现电气设备的故障源头，比如绳索松动及螺丝错位等。红外线检测技术还可感应热态度的变化情况，对隐藏故障进行综合分析，以保障故障诊断效率。

3．3故障诊断技术在煤矿挖掘设备中的应用

煤矿生产中，重要的开采生产设备为煤矿挖掘机。而实际生产中，受挖掘机日工作量大及日常运行频率高等因素影响，导致煤矿挖掘机相关故障的发生率高［6］。煤矿挖掘设备常见的故障如挖掘设备截割滚筒内，因轴承的磨损度增加，使得部件之间的相对摩擦力也显著增加，这样使得滚筒支撑周边位置及连接部位出现温度上升情况，如果对相关部位的温度进行检测，可以及时判定出挖掘设备的故障，且掌握设备整体状况，这样可以显著降低煤矿挖掘机运动事故发生率。同时，挖掘设备故障检测过程，应用温度检测的方式还可以及时及准确获取挖掘机的参数设计问题，以及时诊断出故障。

4结语

煤矿机械设备在煤炭生产中起到重要的作用，然而在设备运行中，受各种因素影响，机械设备常会出现一些故障，这对企业生产效率及经济利益产生巨大影响。为了保证机械设备顺利运行，可采取先进的故障诊断技术，以迅速找出故障原因，并及时排除故障，以使机械设备快速修复并重新投入生产。

参考文献:

［1］普亚松，郭德伟，张文斌．故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用［J］．工矿自动化，2015，41(4):36－39．

［2］吴舰，吴楠．基于小波分析的煤矿机电设备故障检测关键技术应用研究［J］．自动化与仪器仪表，2011，17(5):84－85．

［3］沈立鑫，文永进．解析煤矿机械设备的使用维修和故障诊断［J］．机电一体化，2014，23(1):133．

［4］阚哲，孟国营，张雷雷，等．静电法监测煤矿机械液压管路故障［J］．煤矿安全，2015，46(2):109－111．

［5］徐育，李凌，赵志征．综机设备润滑管理及故障诊断技术应用［J］．矿山机械，2012，40(10):142－144．

［6］张培彦，周鹏．煤矿机械常见液压故障的诊断与维修［J］．煤矿开采，2014．

作者：叶如哨 单位：山西焦煤西山煤电