故障診斷技術在煤礦機械設備中的運用

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摘要:煤炭是我國重要的能源，為我國經(jīng)濟的發(fā)展提供重要幫助。煤炭資源的開采中，需要運用大型機械設備，同時還要保證機械良好運行，但事實上受諸多因素影響，機械設備故障不可避免，因此當前煤礦機械設備中故障診斷技術逐漸受重視。先簡要分析了煤礦機械設備常見的故障及診斷技術，然后探討了故障診斷技術在煤礦機械設備中的應用。

關鍵詞:故障診斷技術;煤礦機械設備;應用

0引言

隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展，對煤礦的需求量不斷增加。在煤礦開采中，開采效率一直是開采企業(yè)關注的重點，而提高開采效率最好的方法是增加煤礦設備，提高生產(chǎn)效率。煤礦設備使用中，受設備所處環(huán)境惡劣及使用頻率增加的影響，常導致機械設備故障概率增加，直接影響到煤礦開采量。因此為了保證產(chǎn)量，需要合理應用故障診斷技術。

1煤礦機械設備常見故障

1．1組件老化

機械設備長時間使用、優(yōu)化更新慢、組件長時間使用不進行更換常引起組件老化［1］。此外，細小的齒輪長時間工作也容易出現(xiàn)磨損與消耗，設備管理人員常會因為費用問題不進行零件更換，使得機械設備出現(xiàn)超負荷運行。

1．2零部件磨損

煤礦機械設備的使用過程，常會因機械振動、設備擺放位置不合理等引起零部件開裂與破壞情況。

1．3異常磨損

煤礦機械設備常在惡劣的環(huán)境下運作，比如潮濕、腐蝕性介質(zhì)等，常引起機械設備出現(xiàn)異常磨損情況。

2常見的故障診斷技術

2．1振動監(jiān)測診斷技術

煤礦機械設備正常工作時，振動量時域、頻域均有一定數(shù)據(jù)特征，同時特征值還具有一定規(guī)律性［2］。若監(jiān)測振動數(shù)據(jù)特征量同正常工作時域及頻域不符可判定設備存在腹脹。依此依據(jù)可考慮應用振動監(jiān)測技術監(jiān)測運動過程機械設備是否存在故障。

2．2溫度監(jiān)測診斷技術

煤礦機械設備運行中，溫度若超出正常工作溫度表明設備出現(xiàn)故障。在設備中，軸承、鉸鏈、齒輪等部位容易產(chǎn)生熱量，在這些位置安裝溫度傳感器監(jiān)測相關部位溫度可以及時發(fā)展溫度異常情況，盡早識別故障。比如，采煤機截割滾筒內(nèi)軸承磨損較大會出現(xiàn)相對摩擦，這使得滾筒支撐軸承、軸承溫度急劇上升，若溫度明顯超出正常值可判斷滾筒出現(xiàn)異常情況，快速反映采煤機工作狀態(tài)。

2．3紅外熱成像診斷技術

自然界中，很多的物體均會發(fā)射出紅外線，煤礦機械設備運轉(zhuǎn)中，溫度比常溫更高，借助紅外熱成像的方式可以檢測設備的內(nèi)外溫度［3］。紅外熱像儀是一種有效的診斷技術，儀器可將接受到的紅外輻射信號轉(zhuǎn)變成標準視頻信號。在煤礦機械設備運行中，應用紅外熱像儀監(jiān)測設備表面輻射的紅外熱能，可以實時生成熱圖像，找出圖像中溫度異常點及測量溫度值，進行相關設備故障診斷。且紅外熱成像還采取非接觸的診斷方式，這解決了常規(guī)安裝溫度傳感器布線難的問題。

2．4超聲波無損檢測技術

超聲無損檢測技術屬于一種先進的檢測技術，無損檢測主要在不損害檢測對象、不破壞被測對象內(nèi)部組織情況下，借助材料內(nèi)部結(jié)構缺陷所致熱、光、電、磁反應，監(jiān)測試件內(nèi)外受損情況。超聲波監(jiān)測儀器非常靈敏，且聲波有著非常強的穿透能力，這可以檢測出煤礦機械設備關鍵零部件損傷情況，同時評價部件使用壽命，以及時更換受損的零部件。

2．5油液磨屑與鐵譜分析

煤礦機械設備在運轉(zhuǎn)過程中，設備相互接觸，金屬材料間會相互摩擦，這會產(chǎn)生磨屑，磨屑會落入到潤滑液中。針對潤滑液中落入的磨屑，可以應用鐵譜分析法，該方法主要是借助強磁力作用，將油液中金屬磨屑顆粒分離，且對磨屑顆粒分析還可判斷設備的工作狀。此外，利用鐵譜分析還可以通過磨屑大小、形狀及成分推斷煤礦機械設備的磨損原因、類型和部位。

3故障診斷技術在煤礦機械設備中的應用

3．1對故障現(xiàn)場進行初步診斷

在煤礦機械設備出現(xiàn)故障時，相關的診斷人員需進到現(xiàn)場對機械設備進行初步的診斷。初步診斷的方法主要包括耳聽檢查、感官觸摸、眼睛觀察及排查等［4］。現(xiàn)場初步排查后，再接觸相關的儀器進行深入的排查，比如應用溫度監(jiān)測、紅外熱成像儀及超聲檢測等，借助相應設備對集機械設備故障元件的數(shù)值變化情況進行檢測與記錄，然后采取定性及定量分析的方式類判斷液壓元件是否需要更換。為了進一步提高診斷效果，還要利用專業(yè)的計算機診斷儀進行對比分析，進而為故障診斷提供巨大幫助。

3．2故障診斷技術在高壓異步電動機中的應用

在煤礦生產(chǎn)中，高壓異步電動機是非常重要的設備。但是，受生產(chǎn)環(huán)境及開采工作量大等因素的影響，電動機在運行過程中常常出現(xiàn)機械部位損傷情況，這樣記憶引起設備絕緣層老化及脫離情況，這對煤礦的開采造成巨大影響，為此做好高壓異步電動機的故障監(jiān)測非常重要。針對高壓異步電動機，常用的診斷技術為部位放電檢測，該監(jiān)測方法主要是電動機運行過程，出現(xiàn)故障會引起電線接頭放電，并且隨著故障發(fā)展，接頭放電還會不斷增加。為此可以通過接頭放電現(xiàn)象來判斷設備的性能變化，以進行故障的診斷，同時還可以實現(xiàn)判斷設備剩余的可用年限，進而為設備的有效維護提供幫助。礦井提升機是煤礦生產(chǎn)中常用的運輸設備，設備運行中，受電動機及工作環(huán)境的影響，常使提升機出現(xiàn)故障，這樣對煤礦的開采非常不利。針對故障情況，可以利用油質(zhì)抽樣監(jiān)測技術檢測提升機故障，以保障設備運行的平穩(wěn)性［5］。此外，提升機的故障診斷中還可以應用紅外線熱成像儀進行診斷，具體的故障診斷上，首先可以借助紅外線熱成像儀來監(jiān)測煤礦提升設備的信號，判定是否存在異常情況，同時借助紅外設備還可以感知提升設備表明的信號情況，及時發(fā)現(xiàn)電氣設備的故障源頭，比如繩索松動及螺絲錯位等。紅外線檢測技術還可感應熱態(tài)度的變化情況，對隱藏故障進行綜合分析，以保障故障診斷效率。

3．3故障診斷技術在煤礦挖掘設備中的應用

煤礦生產(chǎn)中，重要的開采生產(chǎn)設備為煤礦挖掘機。而實際生產(chǎn)中，受挖掘機日工作量大及日常運行頻率高等因素影響，導致煤礦挖掘機相關故障的發(fā)生率高［6］。煤礦挖掘設備常見的故障如挖掘設備截割滾筒內(nèi)，因軸承的磨損度增加，使得部件之間的相對摩擦力也顯著增加，這樣使得滾筒支撐周邊位置及連接部位出現(xiàn)溫度上升情況，如果對相關部位的溫度進行檢測，可以及時判定出挖掘設備的故障，且掌握設備整體狀況，這樣可以顯著降低煤礦挖掘機運動事故發(fā)生率。同時，挖掘設備故障檢測過程，應用溫度檢測的方式還可以及時及準確獲取挖掘機的參數(shù)設計問題，以及時診斷出故障。

4結(jié)語

煤礦機械設備在煤炭生產(chǎn)中起到重要的作用，然而在設備運行中，受各種因素影響，機械設備常會出現(xiàn)一些故障，這對企業(yè)生產(chǎn)效率及經(jīng)濟利益產(chǎn)生巨大影響。為了保證機械設備順利運行，可采取先進的故障診斷技術，以迅速找出故障原因，并及時排除故障，以使機械設備快速修復并重新投入生產(chǎn)。

參考文獻:

［1］普亞松，郭德偉，張文斌．故障診斷技術在煤礦機械設備中的應用［J］．工礦自動化，2015，41(4):36－39．

［2］吳艦，吳楠．基于小波分析的煤礦機電設備故障檢測關鍵技術應用研究［J］．自動化與儀器儀表，2011，17(5):84－85．

［3］沈立鑫，文永進．解析煤礦機械設備的使用維修和故障診斷［J］．機電一體化，2014，23(1):133．

［4］闞哲，孟國營，張雷雷，等．靜電法監(jiān)測煤礦機械液壓管路故障［J］．煤礦安全，2015，46(2):109－111．

［5］徐育，李凌，趙志征．綜機設備潤滑管理及故障診斷技術應用［J］．礦山機械，2012，40(10):142－144．

［6］張培彥，周鵬．煤礦機械常見液壓故障的診斷與維修［J］．煤礦開采，2014．

作者：葉如哨 單位：山西焦煤西山煤電