浅谈煤矿机电设备故障诊断技术

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浅谈煤矿机电设备故障诊断技术:煤矿机电设备故障诊断与维修技术

摘 要：文章介绍了矿井机电设备故障诊断意义及诊断方法，通过对设备故障的早期预报及时的采取处理对策，以保证生产顺利进行，对矿井机电设备的故障诊断具有指导意义。

关键词：煤矿机电；监测；维修；问题

1 煤矿机电存在的主要问题

1.1 矿井供电

当前，矿井开采的深度逐年增加，有些矿井的垂深甚至达到1000m，平均垂深也在400～600m之间。矿井工作主要采用多水平提升、接力式排水的方式，这也就引起了矿井供电负荷的增多，同时供电线路较长、供电网络也相对复杂。对于矿井开采来说，安全生产是至关重要的，随着瓦斯等级的增加，加强安全监测系统的可靠性已迫在眉睫。为此，必须进行科学合理的管理，加快技术改造的步伐，增加安全技术投入力度，否则就会埋下安全隐患，甚至造成重大事故，给人们的生命财产带来巨大损失。

1.2 排水系统

排水系统存在设计不合理、设施陈旧等现象，因此系统的排水效率不高。由于资金投入不足、技术较为落后，泵房的安全保护监测装置可靠性能不佳，管网效率也不高。此外，排水泵房在每一水平都有设置，致使需要更多的工人来进行设备的维修工作，导致更多的资金投入，吨煤成本也随之上升。

1.3 矿井通风系统

矿井通风网络长、负压增大，总回风断面减小，所以导致通风设施运行不合理。

1.4 提升系统

目前所采用的提升系统，其提升环节过多，提升绞车原设置的保护存在不够齐全和部件老化的现象，还有一部分保护的灵敏度不足。对于钢丝绳，需要定期进行试验，并且每日都需要进行常规检查，然而在实际生产中却忽视了这一工作，有些钢丝绳已经超期却仍然使用，给矿井安全带来隐患。

1.5 电瓶车和带式输送机

井下电瓶车安全性不够，存在严重的多拉车和超载现象，不适用制动装置进行刹车操作，保险丝用8号线导致过载保护作用无法实现，声音和光信号以及闸瓦和撒沙装置不全。胶带不具有阻燃作用，各项保护如防滑保护、过载保护、烟雾报警、欠电压保护没有较强的可靠性，所需的保护设置也不够齐全。

2 故障诊断及维修种类

2.1 事后维修

故障发生后所采取的处理对策，属于被动性的。由于多在无准备的条件下进行，结果难以完善和彻底。

2.2 计划性定期维修

这种维修方式属于强制性的维修。维修周期的确定通常是根据以往的经验，检修时所采用的手段并不复杂，然而其灵活性却不足，无论设备是否需要维修，根据计划就必须实施维修，因此，导致设备运行完全正常也进行维修，而对于具有偶然性和随机性的故障，却不能及时发现和预防。

2.3 计划性状态检修

计划性状态检修是一种较为先进的检测技术，随着科学技术以及计算机的广泛应用，设备检测技术也逐渐完善和发展起来。通过在线检测和诊断装置，获得设备状态的数据，进而根据这些数据科学合理地制订出修理计划和具体措施。对于设备可能发生的故障进行预测，从而在发生故障之前及时维修，消除设备的安全隐患，不仅能够使设备的使用寿命得以延长，还可以确保生产的安全顺利进行。

3 故障诊断技术

3.1 故障诊断依据

在运行过程中，机械设备会发生各种物理和化学变化，而这些变化则以温度、压力、流量、电流、电压、功率、转速及效率等形式表现出来，并且可以对系统的运行状态进行或直接或间接的反映。机械设备的相关信息都是有一定规律可循的，对这些规律加以利用，就可以有效判断出设备的工作情况，并很快识别故障发生的部位和原因。因此，机械诊断技术应运而生，通过机械诊断技术，能够解决计划性定期维修失修和过度维修的问题，不仅可以使机械零部件在良好的状态下运行，还可以及时发现故障、及时维修，使设备运行的可靠性和安全性都得到提升。

3.2 信息采集

3.2.1 对于设备的运行情况直接进行观察，这种方法要求检测人员具有一定的经验，因其简单易行、方便快捷而得到普遍的应用。进行故障判断时，可以根据声音、振动、温度等信息来进行分析和判断。

通过观察，如果l现机械有磨损变形、松动、泄漏、动作异常等现象，就可以判断出设备的零部件损坏。此外，还可以借助磁粉、硬度计等仪器和手段来进行设备外观的检查。

3.2.2 如果检测的对象是整个设备，则通常需要对其性能进行测定。所采用的方法一般为比较法。即对设备的输入和输出、以及输出变量之间进行对比和比较。对于机械设备来说，其输入和输出并非随意的，而是有一定的规律可循的。只要发现并掌握其中的规律，就可以很快地判定故障所在部位和原因。输入不变而获得的输出较低，又或者输出不变的情况下需要的输入增加，这些都说明设备效益的降低。电流、电压、功率、压力、流量、温度和速度等是体现矿井设备整机性能指标的主要参数。此外，也可以更加直观地用矿井设备的出煤量或运煤量来加以衡量。

3.3 故障诊断方法

3.3.1 很多机电设备发生故障时，都会通过温度的升高来进行预警，因此对设备温度进行监测是一种有效的故障诊断方法。通过将监测和采集到的温度数据制成图表并进行分析，可以对设备的故障进行预警。具体方法是，将温度的数据点连成直线，计算出直线的斜率，由此可以得出机械零件温度发展变化的趋势。进而推算出未来某时刻机件可能的温度值，并与正常工作允许的最高温度进行对比，从而在故障发生前发出警报。

3.3.2 振动监测可分为简单诊断仪和精密诊断系统。对于预防性的维修，振动监测非常有效，因此获得了广泛的应用。简易诊断仪的特点是简单易用、便捷，因此通常采用便携式。由测振传感器接收振动信号，并通过测量放大器进行信号的放大，进而在检波器上显示其振动峰值或有效值，由此可知机械振动的具体情况。对于设备的定期及在线检测，可以通过精密诊断系统来实现。利用系统的磁带记录器的记录功能将振动信号记录下来，并利用中央处理机或计算机对信号进行分析，也可以利用示波器使振动信号直接进入控制器和显示装置。通过对振动信号的分析，更够准确而科学地判断出设备故障的部位和原因，从而针对原因制订合理的维修措施。

3.3.3 铁谱监测：铁谱技术应用于煤矿机电设备的监测虽然时间不长，但已取得了比较好的效果，铁谱监测的仪器，如旋转式铁谱仪、颗料定量仪等，在煤炭系统已研制成功，并成功地投入了使用。铁谱分析的原理：使带有磨屑的润滑油流过一个高强度、高梯度的磁场，利用磁场力把铁磁性磨屑从润滑油中分离出来，且依磨屑的颗粒大小次序沉淀在基片上，则成谱片，以供观测和分析，可以用铁谱显微镜进行观测和用光密度测量仪对磨屑的分布状况进行定量测定，也可以用电子显微镜进行观察。

4 结束语

在煤矿机电设备的使用中，通过运用先进的检测技术，对设备的故障进行诊断，能够实时监测设备的运行状态，判断设备是否正常工作。对于故障的发展趋势进行预测和报警。通过故障诊断，可以快速识别故障发生的部位及原因，对其危险程度进行评价，进而提出相应的对策和建议，快速而有效地排除故障，提高设备运行的安全性和稳定性。

浅谈煤矿机电设备故障诊断技术:煤矿机电设备故障诊断及维修技术分析

[摘 要]本文首先简要分析了煤矿机电设备的常见故障，其次分析了煤矿机电设备故障的检查方法，最后重点分析了煤矿机电设备故障的维修方式方法

[关键词]煤矿机电；故障诊断；维修技术

煤矿设备既是保证煤炭开采，实现经济效益的基础，又是矿工生命的保护者。煤炭生产系统存在大量的开采、掘进、运输、提升、通风、排水、供配电、控制、钻探等设备。设备维修是确保设备正常运行的主要手段，是煤炭企业一项重要的管理工作，是生产费用支出的主要部分。煤矿井下设备工作环境复杂，工作对象主要为坚硬的煤炭和岩石。且生产场地动态移动，加上开采过程中伴随着大量的粉尘产生，设备的磨损、老化、劣化、锈蚀，局部损坏等故障多。加强机电设备管理，减少设备故障，保证设备安全、经济、可靠运行，是企业生产经营管理的基础工作，是企业产品质量的保证，是提高企业经济效益的重要途经。因此做好煤矿企业机电设备的故障分析及维护管理是煤矿企业重要的基础工作之一。

1、煤矿机电设备的常见故障

通常来说，各种各样的煤矿机电设备故障不断出现，而故障原因非常复杂，新的故障加大了维修难度，而大部分煤矿机电设备故障率都随时间的变化而发生变化，根据其发生的阶段不同进行分类如下：

早期阶段：机电设备刚开始投入生产初期，会有一段时间的磨合期，在磨合期里往往发生故障的几率比较高，磨合期的长短和故障率与产品的性能、产品的结构设计以及产品制造的质量有关。早期的故障大多与机电设备的设计缺陷、制造缺陷或产品使用环境及操作人员技术水平有关。

中期阶段：磨合期以后进入稳定期，即所谓的中期。这一阶段的仪器性能已经趋于稳定，设备故障率很低，使用起来比较稳定，也是设备的最佳工作期，设备寿命的长短也决定于此阶段的工作期限。在此阶段，故障的发生是偶然的、随机的，主要的故障原因是设计、使用不当及维修不力。

晚期阶段：设备使用后期，故障发生几率逐渐增大，因为设备的所有部件在经过长时间使用后，都会出现磨损、疲劳、老化、腐蚀等现象，在这阶段经常出现的故障类型有：①设备性能参数突然下降，②振动的异常，③声响异常，④磨损残留物的剧烈增加，⑤排气成分的变化，⑥过热现象，⑦裂纹的形成与扩展，⑧电压和电流的剧烈变化等。

2、煤矿机电设备维修技术分析

（1）维修方式策略分析

设备的维修方式是指对维修时机的控制，具体方式主要在以下几种：事后维修又称故障维修，是当设备发生故障或损坏、造成停机之后才进行的维修；定期维修又称计划维修，指设备只要使用到预定的维修时间，不管其技术状态如何，都要进行规定的检查和维修工作；视情维修又称按需预防维修或状态监测维修，它不是根据故障特征而是由设备在线监测和诊断装置预报的实际情况来确定维修时机和内容机会维修，它是与视情维修或定期维修同时进行的一种有效的维修活动，实施这种维修可获得较好的有效度。在故障发生频繁、人力、备件费用或停工损失很大时，改进设计是最好的办法。从理论上讲，通常确定维修方式的基本原则是：对经济效益、安全生产影响比较大的设备，若能够运用状态监测手段探测故障征兆，应采用状态维修，否则应用计划预防性维修 对处于连续生产线上且没有后备机械的设备应采用计划性预防维修；对经济效益和安全生产影响不大或有备用机的设备，应采用事后维修；对故障征兆无法有效监侧，以随机故障为主要故障形式的设备，应采用事后维修。

（2）维修类型策略分析

维修类型的确定便于人们根据具体的故障情况选择相应的维修方式，从而实现对机电设备的维修控制和故障率的最低化。基于对机电设备故障类型的分析，机电设备的维修类型可分为偶发型维修和寿命型维修两种。

偶发型故障维修一般是不能预测的，通常采用事后修理方式，对特别重要、连续不间断运转、不允许突发故障停机的设备，可采用在线连续状态监测，配以备用设备和保护系统，以预防因操作失误、检查疏忽等造成的故障。

寿命型维修一般是可预防的，主要根据维修和故障停机的损失及安全性的要求选择维修方式。

3.煤矿机电设备故障的诊断方法

3.1 参数值的检测与控制

通过参数对设备进行检测是一种快速的检测方法，主要通过对运行中设备关键部位的各项数据进行实时的检测，通过实测数据与历史数据的对比，判断出设备运行的正常与否。举例说明，有依靠温度参数的变化做出诊断的案例，很多设备在运行出现故障时，都会伴随着温度的上升，利用这个规律就可以通过检测温度是否异常来判断设备是否在正常运行。

3.2 网络技术的运用

庞大的网络技术能够对矿山中发生的机电设备故障进行统一的分析诊断，利用庞大的数据量进行反复的验算与模拟，从而从故障的隐蔽性及渐变性背后找出引发故障产生原因同某种模糊征兆之间的关联性，并以因果对照的方式形成一定的对应矩阵，为专家分析提供科学的数字依据。

3.3 建立故障诊断数据分析库

故障诊断系统的建立是以记录以往故障情况为前提的，并在清楚知晓设备各部位运行参数的基础上，将故障数据同正常数据进行比较和分析，最终得出故障预判的体系。这是一个逐步完善精进的优化过程，需要通过不断的数据添加，使得系统的计算更为严密和准确。

4.机电设备的维护及排障方法

4.1 提高维修专业水平

人为因素也是机电设备出现故障的一个重要原因，操作者操作过程中没有按照相关规定进行，最终引发出一系列的故障问题，所以为了避免这种问题的出现，要对操作人人员进行相应的技术教育和培训，保证设备的操作人员全面了解相关知识，可以通过考试等形式确定操作人员的专业知识水平；经典案例分析，对于一些有代表性的故障问题，组织所有操作人员进行分析学习，最终实现提升操作人员综合素质的目的。

4.2 严格管理设备检测维修

煤矿企业的管理层要在生产过程中树立安全管理的意识，将机电设备的管理作为企业生产管理的重点，加强设备管理及操作人员的管理。可以在相关人员中推行责任制，将每个环节落实到实处，确保工作人员的行为符合相关规定；可以建立完善的激励机制，直接将员工的业绩和设备维护及检修联系起来，并在这个过程中设置奖金以及福利等，将员工的工作积极性调动起来；对生产过程中违背相关操作守则的员工进行处罚，对表现优异的员工给予物质奖励等。在这种榜样力量的引导下，可以带动整个员工队伍的工作热情。

4.3 重视培养职工的安全技术能力

如果实地作业人员能够经过技术培训，对机电设备的构造、原理及性能有所了解，就能够在使用中发挥检查和排除故障的作用，避免使用设备时造成超负荷运转，以达到增长设备使用寿命和利用效率的目的。

4.4 广泛利用液压系统

在采矿作业中，利用液压系统进行物资的运输，就可以很大程度上避免运输过程中油体渗漏、液体自燃等事故的发生，从安全性能上看得到了保证，并且还减少了物资的占地面积。但在实际操作过程中，液压绞车也时常发生设备故障，这就需要对绞车状态进行监测，实现液压绞车参数状态的检测，从而对故障的判别和维修做出指导。

4.5 引进现代化新设备

在对技术人员及监测系统进行升级改造时，还要关注设备的利用率及环境污染等问题。为缓解上述问题，尽量选择技术先进的设备，将低噪音、低能耗、低污染作为选择机电设备的重要考核标准。这样的举措在有效提高设备的性能的同时，还可以达到降低生产成本的效果，进而增加企业利润。

5 结语

设备的故障诊断，就是利用科学的监恻技术，对设备所处的状态进行监测，预测设备运行的可靠性，确定其整体或局部是正常或异常。它能对设备故障的发展作出早期预报，对出现故障的原因、部位、危险程度等进行识别和评价，预报故障的发展趋势，迅速地查找故障源，提出对策建议，并针对具体情况迅速地排除故障，避免或减少事故的发生

浅谈煤矿机电设备故障诊断技术:煤矿机电设备故障诊断技术研究

摘 要：本文从采煤机与提升机的故障诊断，阐述了煤矿机电设备故障诊断技术，并分析了振动检测、温度检测和铁谱检测等煤矿机电设备故障的诊断方法，从丰富故障检测的手段和注重设备运行的监督管理两方面，探讨了提高煤矿机电设备故障诊断技术的措施，以期为保障煤矿机电设备的安全平稳运行提供参考价值。

关键词：煤矿机电设备 故障诊断技术；诊断方法

0 引言

随着越来越多的机械设备应用到煤矿生产中，其故障问题也愈发突出，而煤矿机电设备故障诊断技术可以利用信号分析、传感器与计算机等现代科技手段，准确检测与诊断煤矿机电设备可能存在的故障问题，确定机电设备故障发生的部位，从而为机电设备维修提供可靠保障。因此，分析煤矿机电设备故障诊断技术，对保证煤矿正常生产，推动煤矿发展建设有着积极的意义。

1 煤矿机电设备故障诊断技术

1.1 采煤机的故障诊断

采煤机是煤矿生产中使用的重要机电设备，直接影响着煤矿的生产效率。如果采煤机出现故障，有可能会导致煤矿停产，所以采煤机的故障诊断非常重要。从煤矿生产和机电设备维修经验分析，采煤机的故障多发生在液压系统方面，因此选择性能可靠、运行良好的液压系统至关重要。采煤机的液压系统分为低压和高压两部分，在采煤机的荷载量增加时，低压部分保持恒定状态，若荷载量持续增加，高压部分存在不升反降的情况，此说明液压系统发生了故障，如漏损故障等，此时需要停机进行故障处理。同时，如果降低系统高压后会出现低压上升的情况，则说明液压系统发生了高压低窜故障，工作人员需要检查机电设备的通阀和安全阀等是否出现窜液问题。在进行液压系统的故障诊断时，工作人员需要做到主动检查和维护，从而保障采煤机的正常运行，延长机电设备的使用年限。

1.2 提升机的故障诊断

提升机是煤矿提升系统中的重要机电设备，主要有控制系统、润滑系统和制动系统等组成，在材料下放、设备运输和人员提升等方面发挥着关键作用。提升机的故障诊断主要利用传感器对其控制系统进行全面检测，然后对控制系统的频谱进行分析，从而判断控制系统是否发生故障。同时，为了保证故障诊断的有效性，工作人员可以选用传感器信息融合技术，提取和分析传感器中的有效信息，为故障诊断提供依据。

2 煤矿机电设备故障的诊断方法

2.1 振动检测方法

该方法时检测煤矿机电设备故障的常用方法。检测设备为简易诊断仪和精密诊断系统。简易诊断仪主要是利用测量放大器对测振传感器接受的振动信号进行放大，然后再用检波器显示出振动峰值和有效值，从而完成机电设备故障检测，判断设备是否有运行故障。精密诊断系统是将检测数据记录到磁带或者检波器中，然后用检波器将其显示出来，其振动信号比简易诊断仪更准确，并且在经过计算机或者中央处理器的处理后，可以准确判断机电设备是否有故障。

2.2 温度检测方法

煤矿生产的环境较为特殊，容易使机电设备在运行过程中出现故障，所以机电设备维护管理的要求更高。从煤矿生产的经验分析，机电设备在出现故障前会发生温度明显上升的情况，利用这一特点，可以将设备温度检测数据变化绘制出来，然后将每个温度点以曲线连接，从而直观观察出设备故障出现故障前后的温度变化情况，推测其温度最高点，在机电设备发生故障前采取有效措施，保障机电设备的正常运行。

2.3 铁谱检测方法

该方法在机电设备故障监测中的应用时间较短，但是应用效果却非常显著。铁谱检测的仪器主要为旋转式铁谱仪和颗粒定量仪等。铁谱检测方法的原理是带有铁磁屑的润滑油在经过高强度和高温度的磁场过程中，高磁场的功能可以将铁磁屑和润滑油相互分离，然后分析沉淀于基片上颗粒大小的情况，判断机电设备是否发生故障。铁谱检测的内容主要为磨损颗粒的密度和大小等，通过分析检测结果，从而准确判断机电设备的磨损程度。同时，监测人员可以通过分析磨屑的大小和外形等检测信息，判断机电设备发生故障的原因和故障的类型。此外，在对磨屑成分进行分析的过程中，检测人员可以按照相应的指标，确定发生故障构件的位置，从而在最短的时间内完成机电设备的维修工作，保证煤矿生产不受到影响，降低因机电设备故障带来的经济损失。

3 提高煤矿机电设备故障诊断技术的措施

3.1 丰富故障检测的手段

煤矿机电设备的检修人员不但需要掌握专业的故障检修知识和多种故障检测手段，以及熟练的操作技能，而且需要积累丰富的故障检修经验，在工作中做到灵活应用。在故障检测过程中，检修人员可以依据机电设备故障的表现形式，短时间内即可准确判断出故障发生的类型和原因，从而保障故障维修的可靠性。例如机电设备出现叶片卡涩问题，其原因主要为风机的调节系统出现故障或者轮毂内部的调节结构出现损坏等。维修方法为在及时清扫叶轮，调节叶片的角度，防止叶片因长时间同一角度运行而出现结垢现象。

3.2 注重设备运行的监督管理

在机电设备的监督和管理中，煤矿企业需要采取绩效考核制度，将机电设备故障诊断工作中的每一项指标量化，并与绩效相挂钩，提高机电设备检修人员工作的积极性和主动性。同时，机电设备的管理措施需要和煤矿生产相互结合，加强对设备操作人员和管理人员的培训，提高其专业技能，强化其责任意识和管理意识，从根本上降低因人为因素导致机电设备发生故障的几率。

4 结束语

总之，煤矿机电设备故障检测关系到机电设备的正常运行和煤矿的安全生产，在延长机电设备使用寿命和推动煤矿经济发展中起着重要的作用。只有检修人员掌握和正确使用机电设备故障诊断的技术和方法，贯彻落实各项管理措施，才能真正降低机电设备故障发生率，保障机电设备的安全运行。