煤礦機電設備故障監測及應用論文
摘要：分析了煤礦機電設備常見的故障診斷技術，并根據工程實例指出了故障監測診斷技術的具體應用。通過構造特定試驗環境，或在實際煤礦生產環境中使用特定設備，全方位實時監測煤礦機電設備的運行情況，以便及時發現故障問題及時處理，確保煤礦生產安全進行。
關鍵詞：煤礦機電設備;故障監測診斷;技術
隨著現代科學技術以及工業自動化水平的不斷提升，機械生產期間的故障問題對機械裝置系統的影響也變得越來越大。尤其是在煤礦機電設備生產期間，一旦出現故障問題，不但會影響整個設備系統的正常運行，且還會導致安全生產事故的發生，嚴重損害了煤礦企業的經濟效益。而設備故障監測診斷技術綜合采用了計算機信號處理、傳感器等多種學科技術，可以通過特定信號準確判斷故障部位，及早檢測故障問題，降低機電設備事故問題的發生幾率[1]。
1煤礦機電設備常見的監測方法
近年來，煤礦機電設備故障監測技術發展迅速，其主要通過構造特定試驗環境，或在實際生產現場利用特定設備及方法對煤礦機電設備進行全面實時監控，在保證煤炭產品質量的基礎上確保煤礦企業的安全運營，提升經濟與社會效益。煤礦機電設備存在多種監測內容，具體包括以下兩個方面：一是測試主要零部件。受力構件、易燃件、磨損件以及易損件等均屬于煤礦機電設備的零部件，直接影響著設備運行的安全性。在測試時，技術人員應在特定試驗臺架上，根據零部件技術要求，模擬實際工作時的荷載力、工作環境以及受載特性等因素，對零部件進行檢測，分析其性能、強度、使用壽命、對環境耐受力以及可靠性等，以確保設備的整體質量水平。在監測時一般采用傳感器、記錄儀、放大器、計算機以及分析儀等設備。二是進行整機試驗。主要在試驗臺或試驗場模擬實際生產環境，測試組裝成臺的設備機組，并根據要求記錄試驗數據，分析設備的安全性、適用性以及可靠性等性能指標。整機試驗具備較大規模，企業需要投入大量資本，且提供足夠的試驗空間，因此只有煤礦重要機電設備才可進行整機試驗[2]。
2煤礦機電設備故障監測診斷技術
2.1對礦井提升設備的故障診斷。在礦井生產過程中，提升設備占據十分重要的作用，且其擔任多項生產任務，比如人員運輸、材料運輸、提升原煤矸石以及設備運輸等。由此看出，提升設備的運行情況不但關系著煤礦生產效率，且還影響著礦井工作人員的人身安全。礦井生產環境較為惡劣，對各項安全指標要求較高，提升系統需具備較高的整體性能，對此，企業應采用完整的診斷技術，采用單一傳感器的檢測方法，利用頻譜分析得出監測結果，具體傳感器安裝情況如圖1所示。但礦井提升設備的組成較為復雜，多個系統之間很容易發生故障問題，增大了故障的監測難度。對此，企業應采用傳感器信息融合技術，動態監測提升設備的運行情況，期間傳感器可以將設備的速度、定位以及周期等參數轉化為模擬信號，并在處理后反饋給技術人員[3]。提升設備存在較多監測點，企業也可以采用集散管理方式，確保一個分站點發生故障問題時不會影響整個監測系統的運行情況，具體如下頁圖2所示。2.2對采煤機的故障診斷。采煤機的故障問題主要發生于液壓系統，且由高壓與低壓系統組成。其中低壓為常量，高壓與負載成正比關系，若液壓系統在運行期間出現壓力與負載比例異常問題，例如當負載提高、高壓降低時應立即停機；當低壓下降則表明采煤機系統或補油處出現故障；當高壓下降、低壓上升時則需要檢查安全閥，確定其是否發生竄液問題。當油溫升高時，應觀察牽引部油箱油位是否上升，并抽油樣進行觀察，若出現油水分離情況應及時換油。當牽引部存在異常聲響問題時應檢查過濾器的`堵塞情況，檢查吸油管是否已漏氣。當雜質混入液壓油中后會導致過濾器堵塞，為了防止雜質混入，技術人員應做好檢查工作并定期清洗過濾器，及時抽樣分析。在檢查采煤機液壓系統時需要借助完善的監測系統，其主要由傳感器、傳輸接口、主機以及分站等部分組成，監測期間傳感器會收集采煤機的運行信息，并通過傳輸接口將信息傳輸至分站進行處理，之后主機全面處理信息，分析故障問題。通過采用監測系統可以有效檢測故障，還可以提升采煤機的工作效率，延長使用壽命[4]。2.3對通風機的故障診斷。當前通風機故障監測設備并不多，應用最為廣泛則是通風機集中檢測儀以及礦井主風機在線檢測與故障診斷儀。其中主風機在線監測與故障診斷儀采用了8089單片機系統，實現了故障診斷與在線監測的一體化。具體而言此監測系統主要具備以下功能，一是可以實現實時監測，測量風機振動頻率、軸心軌跡、風量、負壓以及軸溫等參數，并可以巡回顯示；二是可以進行故障報警；三是可以分析加速度時域與頻譜；四是實現了智能診斷，可以快速定位通風機故障部位，并利用高精度傳感器測量故障振動加速度，計算振動烈度與功率，在灰色關聯度分析后判斷故障類型。2.4礦用高壓異步電動機故障診斷。煤礦生產中的高壓異步電動機主要包括水泵以及壓風機等，其運行期間會發生絕緣老化以及機械損傷等問題，影響了煤礦生產的正常流程。對于異步電動機故障，企業應采用以下幾種監測技術，一是局部放電監測，高壓電動機定子側發生電氣故障后多呈現放電現象加劇趨勢，由此應利用定子電流互感器及高頻檢測儀測定放電強度，以辨別各種定子故障問題，但這種方法對部分低壓電機效果較差。二是電流高次諧波檢測技術，定子繞組故障會導致電流高次諧波增加，對此企業可以利用定子電流不平衡現象測定異步電動機故障。
3煤礦機電設備故障監測診斷技術的應用
以長治三元中能煤業有限公司為例，結合機電設備常見故障分析監測診斷技術的具體應用。首先是高壓異步電動機故障的監測，三元中能煤業生產期間主要利用高壓異步電動機進行開采工作，對于其故障問題主要采用局部放電以及磁通檢測技術，利用高次諧波檢測分析高壓電器故障問題。但由于企業沒有對高低壓進行根本限制，且操作人員缺乏專業檢測技術，以致低壓機電設備故障監測效果并不理想。其次是通風機故障的診斷，三元中能煤業公司采用的通風機型號FBCDZ-8-No.26型礦用防爆對旋式軸流通風機兩臺，轉速為599r/min，監測時采用在線檢測儀，并監視定時器、中斷源以及高速輸入輸出接口的控制，高效控制系統指令。期間利用小波包分解提取通風機特征，回歸處理后將信息輸入網絡系統，判斷通風機是否出現不對中故障。最后是采煤機的故障診斷，三元中能煤業公司采用的是國產的采煤機，在檢測參數的體現階段效果較差，且檢測范圍有限，整體檢測功能較低。對此，企業采用了電牽引采煤機的故障診斷檢測系統，在結合152.4mm顯示單元的基礎上做到了對采煤機運行工況及時監測。
4結語
煤礦機電設備故障問題具備突發性、隨機性以及潛伏性等特征，且故障原因多種多樣。對此，煤礦生產企業應結合實踐不斷改善生產條件，加強對設備故障監測診斷技術的研究力度，做好機電管理人員的培訓工作，從而確保企業可以合理利用各種故障診斷技術，保障煤礦機電系統的安全高效運轉。
參考文獻
[1]張建勛.煤礦機電設備故障監測診斷技術分析[J].機械管理開發，2017（3）：11-12.
[2]郭自文，馬軍，祁剛，等.煤礦機械故障監測診斷研究[J].中國高新技術企業，2015（2）：91-93.
[3]秦星.煤礦機電設備機械故障檢測診斷技術的應用[J].中小企業管理與科技（中旬刊），2014（3）：88-90.
[4]溫勇.煤礦機電設備管理中機械故障檢測診斷技術的應用分析[J].機電信息，2013（6）：107-108.
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