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煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)探析

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煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)探析

摘要:機(jī)電設(shè)備對(duì)于維持煤礦安全生產(chǎn)至關(guān)重要。通過對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備常見故障類型和現(xiàn)有故障診斷技術(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,提出了先進(jìn)的故障診斷技術(shù)和方法。該診斷技術(shù)可快速識(shí)別并定位故障設(shè)備,提升煤礦機(jī)電設(shè)備的維修效率,實(shí)現(xiàn)煤礦安全高效生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞:機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)無損檢測(cè)

引言

近年來,隨著煤礦開采機(jī)械化的逐漸普及,煤礦機(jī)電設(shè)備故障頻頻發(fā)生,導(dǎo)致煤礦開采效率受到影響,無法完成既定的開采任務(wù),尤其是當(dāng)煤礦機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障時(shí),經(jīng)常引起煤礦事故的發(fā)生。如常見的煤礦井下通風(fēng)設(shè)備故障,將會(huì)導(dǎo)致煤礦井下通風(fēng)問題,若長(zhǎng)時(shí)間無法得到清新的空氣,可能會(huì)引起CO超限、瓦斯突出等事故,造成煤礦井下人員傷亡。因此,對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行及時(shí)診斷并排除,對(duì)于提高煤礦設(shè)備的工作效率、延長(zhǎng)機(jī)電設(shè)備的使用壽命、避免煤礦事故發(fā)生具有重要的作用。然而,目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的故障診斷技術(shù)主要依賴于工人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),僅僅靠這些常識(shí)性的故障診斷技術(shù)難以快速定位故障點(diǎn),傳統(tǒng)的煤礦機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測(cè)方法,如圖1所示。本文從信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能故障診斷技術(shù)等出發(fā),提出了煤礦機(jī)電設(shè)備先進(jìn)的故障診斷和識(shí)別方法,有利于及時(shí)排除故障,避免煤礦事故發(fā)生,保證煤礦高效安全生產(chǎn)。

1煤礦機(jī)電設(shè)備常見故障舉例及原因分析

機(jī)電設(shè)備磨損量隨時(shí)間變化曲線如圖2所示,具體分為三個(gè)階段,分別為初期磨合階段、中期穩(wěn)定磨損階段、后期急劇磨損階段。1)機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)初期故障。根據(jù)機(jī)器零部件運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律,機(jī)械設(shè)備在開始使用初期處于磨合階段,機(jī)械零件之間的磨損比較大,主要表現(xiàn)為齒輪嚙合振動(dòng)和噪聲較大、潤(rùn)滑油潤(rùn)滑效果不佳等。煤礦機(jī)電設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)初期,存在個(gè)別操作人員對(duì)相關(guān)操作規(guī)程的不熟悉,由于操作不當(dāng)而引發(fā)的設(shè)備故障。2)機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中期故障。煤礦機(jī)電設(shè)備經(jīng)過初期的磨合階段,機(jī)械設(shè)備進(jìn)入正常的運(yùn)轉(zhuǎn)期,操作人員的熟練程度逐漸加強(qiáng)。機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)期處于復(fù)雜工況下,受到空氣中的粉塵、煙霧等的影響,在設(shè)備的某些連接處容易產(chǎn)生銹蝕或受粉塵影響導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)不靈的現(xiàn)象。在中期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)最重要的是對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng),如晉煤集團(tuán)寺河礦通風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中期,由于缺乏必要的維護(hù),風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)五個(gè)月后就因潤(rùn)滑不足導(dǎo)致軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不靈,最終被迫進(jìn)行更換新的零件。3)機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)后期故障。煤礦機(jī)電設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)后期,內(nèi)部某些零部件的性能和質(zhì)量會(huì)下降,結(jié)構(gòu)相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間會(huì)存在老化、磨損的現(xiàn)象,容易導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障。工作人員需要加強(qiáng)對(duì)某些故障的識(shí)別,如常見的設(shè)備運(yùn)行速度變慢并且產(chǎn)生異常響動(dòng)、設(shè)備在短時(shí)間內(nèi)停止運(yùn)轉(zhuǎn)、設(shè)備運(yùn)行的溫度比較高導(dǎo)致線路燒壞,故障的原因是由于過度使用設(shè)備,沒有給設(shè)備足夠多的降溫和停機(jī)整頓,所以必須要結(jié)合實(shí)際情況作出調(diào)整。

2煤礦機(jī)電設(shè)備傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)分析

2.1外部信息診斷技術(shù)

煤礦機(jī)電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,往往會(huì)產(chǎn)生不同的信息,設(shè)備故障會(huì)表現(xiàn)出不同的運(yùn)行狀態(tài)和特征。通過這些信息,工作人員就可以分析設(shè)備的故障類型和主要的故障源,如機(jī)電設(shè)備表現(xiàn)為高溫,表現(xiàn)為設(shè)備外部某個(gè)區(qū)域內(nèi)的溫度異常,通過測(cè)溫儀就可以檢測(cè)到異常溫度,此時(shí)需要分析設(shè)備內(nèi)部是否存在局部短路、是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn),還是由于內(nèi)部液壓油沒有得到及時(shí)更換,導(dǎo)致散熱性能變差等情況。通過簡(jiǎn)單的儀器儀表觸摸機(jī)電設(shè)備外部,就可以對(duì)感知到的外部信息可以進(jìn)行診斷,這是比較容易實(shí)現(xiàn)的診斷技術(shù),但這種技術(shù)受工人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的影響較大[1]。煤礦巷道支護(hù)液壓支架人工現(xiàn)場(chǎng)診斷故障方法,如圖3所示。

2.2設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)

任何發(fā)聲的物體都在振動(dòng)。煤礦井下機(jī)電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中,受內(nèi)部電動(dòng)機(jī)以及外部環(huán)境的振動(dòng),有自己固有的振動(dòng)頻率。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí),由于某個(gè)零件出現(xiàn)損壞或者是管道連接不當(dāng),將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備自身或者相連的管路發(fā)生振動(dòng),有些振動(dòng)比較明顯,可以通過肉眼進(jìn)行觀察,有些振動(dòng)頻率比較低,必須要使用專業(yè)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè),通過采集振動(dòng)信號(hào),計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析,可以比較精確診斷故障,準(zhǔn)確找出設(shè)備存在的故障問題并解決。

2.3多手段結(jié)合監(jiān)測(cè)技術(shù)

傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備故障診斷方式是多樣的,主要是通過感觀獲取信息,并使用檢測(cè)儀器設(shè)備作為輔助診斷,受工人工作經(jīng)驗(yàn)以及工種熟練程度的影響較大。所以必須要采用多樣化的監(jiān)測(cè)手段才能夠得到準(zhǔn)確的故障診斷結(jié)果,尤其是對(duì)于某些重載機(jī)電設(shè)備,如采煤機(jī)、機(jī)載錨桿鉆機(jī)以及錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)組等,采用單一的監(jiān)測(cè)手段往往難以得到準(zhǔn)確的故障診斷結(jié)果。為此,對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷采取多手段結(jié)合的監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法,減少外部干擾,將外界因素的影響降到最低,提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和結(jié)果的可信度[2-3]。如對(duì)機(jī)電設(shè)備溫度控制的監(jiān)測(cè)中,除了采集當(dāng)前的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)外,還收集設(shè)備在其它狀態(tài)下的溫度數(shù)據(jù),結(jié)合折線圖等進(jìn)行對(duì)比分析,有利于盡快發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)并進(jìn)行處理。

3煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷新技術(shù)

3.1智能化診斷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)

傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)因存在諸多干擾因素,容易導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備故障診斷失誤,從而無法保證設(shè)備故障及時(shí)處理,為此提出了先進(jìn)的故障診斷技術(shù)和方法。利用人工智能開發(fā)的智能化診斷技術(shù),從采集信息、發(fā)送信息到分析信息均采用智能化系統(tǒng)。通過建立自學(xué)習(xí)機(jī)制,模擬人腦的思維過程,收集機(jī)電設(shè)備的故障信息,建立故障庫(kù),利用開發(fā)模擬的專家系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的故障表現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的精確分析和診斷,大大提高了診斷結(jié)果的準(zhǔn)確度以及故障的處理速度[4]。煤礦機(jī)電設(shè)備常見故障智能化診斷技術(shù)原理圖,如圖4所示。通過建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù),提取關(guān)鍵特征,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的信息與故障庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)比,從而實(shí)現(xiàn)智能診斷和分析。

3.2無損監(jiān)測(cè)識(shí)別技術(shù)

在國(guó)內(nèi),逐漸開始應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)提升機(jī)鋼絲繩以及液壓系統(tǒng)管路進(jìn)行檢測(cè)[5]。利用超聲波無損檢測(cè)技術(shù)或電磁無損檢測(cè)技術(shù),在不破壞結(jié)構(gòu)或者無需拆開機(jī)箱的情況下,即可對(duì)結(jié)構(gòu)故障點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。如常見的采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)異常時(shí),傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段需要首先拆開機(jī)箱,逐個(gè)查看內(nèi)部齒輪的嚙合情況,比較費(fèi)時(shí)間?,F(xiàn)在,可通過超聲波穿透機(jī)箱直接監(jiān)測(cè)傳動(dòng)系統(tǒng),對(duì)故障點(diǎn)異常聲響進(jìn)行定位和診斷。相比于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù),利用無損檢測(cè),可以節(jié)省時(shí)間,對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行快速定位和診斷,及時(shí)處理故障。

3.3光學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)

面對(duì)大型設(shè)備比如常用的ABM20掘錨機(jī),當(dāng)設(shè)備的多個(gè)位置點(diǎn)均有故障,均表現(xiàn)為溫度異常時(shí),傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段需要大量的工人參與,重復(fù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和定位,勞動(dòng)強(qiáng)度比較大。利用光學(xué)傳感監(jiān)測(cè)技術(shù),將接收到的紅外線轉(zhuǎn)變?yōu)橐曨l信號(hào),設(shè)備內(nèi)部故障表現(xiàn)出的溫度異常,就可以通過紅外線熱成像技術(shù),對(duì)外部溫度進(jìn)行全面監(jiān)測(cè),多點(diǎn)定位診斷故障,設(shè)備故障可以及時(shí)得到處理。紅外熱成像技術(shù)可以有效對(duì)機(jī)電設(shè)備表面發(fā)出的紅外熱能進(jìn)行采集,對(duì)比環(huán)境溫度,對(duì)溫度異常進(jìn)行可視化顯示,監(jiān)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確,同時(shí)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4結(jié)論

本文分析了煤礦機(jī)電設(shè)備不同時(shí)期發(fā)生的常見故障,故障原因主要為機(jī)電設(shè)備自身故障、操作不當(dāng)故障或維護(hù)不及時(shí)三大類。傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)存在診斷誤差大,工人監(jiān)測(cè)勞動(dòng)強(qiáng)度大,工作環(huán)境惡劣等問題,為此提出了先進(jìn)的機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測(cè)診斷技術(shù),融合了信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的快速定位和診斷。

參考文獻(xiàn)

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作者:張琦 單位:山西潞安集團(tuán)蒲縣伊田煤業(yè)有限公司