故障诊断在煤矿机电设备的应用

摘要:本文在分析机电设备故障的基础上，探讨故障诊断的类型和方法和通风机、高压异步电机、采煤机的故障诊断。

关键词:煤矿机电设备;安全管理;故障诊断

机电设备的良好运行是煤矿安全、高效生产的保障。加强煤矿机电设备管理，可以使其维持良好的运行状态，降低故障，提升工作效率。据统计，机电设备引起的安全事故占煤矿总事故的相当比重，仅次于瓦斯事故、顶板事故、运输事故和爆破事故［1］。而其他事故中也有相当一部分是由于机电设备故障引起的。因此，加强机电设备的检测维护工作对矿井安全生产具有重要意义。故障检测技术的应用可以提早发现机电设备存在的故障隐患，尽早对其进行维修，避免造成机电设备的严重损坏，造成安全事故。

1机电设备故障原因分析

1．1零件故障造成机电设备故障。煤矿机电设备故障中，相当比例的故障是由于零部件的磨损、破坏导致。零部件的破坏主要是由于受到外力作用，如磨损、冲击等，使其形态和尺寸等参数与原参数出现较大偏差，导致设备出现故障［2］。1．2机电设备超负荷运行。机电设备都有额定负荷，如果长时间超负荷运转，极容易出现故障，同时大幅降低使用寿命。通常煤矿井下机电设备工作强度较大，再加上井下环境较为恶劣、粉尘浓度较高、磨损较为严重，容易使设备超负荷运转。如不对其定期进行故障诊断，则极容易引发机械故障。

2故障诊断类型

(1)故障后维修诊断。当机电设备已经出现故障，设备无法正常运转时故障才被发现，需要对故障进行诊断后才能对其维修，这种诊断方式叫作故障后诊断。显然，这种诊断方式是被动的诊断方式，会对煤矿安全生产形成制约，且维修成本较高，故障检测方式依靠主观经验推断［3］。(2)定期故障检测。定期检测是根据设备的运行环境和特点，依靠检测人员经验，定期对机电设备进行故障检测。这种方式相对于故障后诊断，可提早发现设备的故障，但是对于偶然发生的故障不具备预防性。(3)故障实时监测。为了克服上述两种诊断方式的弊端，做到故障的实时监测和诊断，可采用计算机在线监测系统，通过在线实时数据监测对采集的数据进行分析对比，及时发现数据异常，准确地对机电设备故障进行监测和诊断。

3故障诊断方法

3．1故障记录法。故障记录法是故障诊断常用方法之一，其最大的优势是重复工作量较小。该诊断方法的基本原理是对机电设备以往出现故障进行记录，当再次出现故障时，依据历史故障频率对可能出现的问题进行排查，可尽快查找出故障部位。长期的诊断记录可以形成一个诊断集，在后续的生产中为故障排查诊断和维修提供参考和依据［4］。3．2参数监测法。该方法对机电设备的故障诊断，主要是安装传感器，对轴承、齿轮等一些易磨损部位的压力、温度、振动等参数进行监测采集，形成记录。当设备出现故障时，监测数据就会出现异常，通过与正常数据对比可排查出故障。与故障记录法相比，该方法具有实时诊断、快速、准确等特点。3．3故障诊断专家系统。煤矿井下具有高温、高湿、高粉尘的特点。而机电设备的故障通常也是由多种外在和内在因素共同作用出现的，具有极强的复杂性和隐蔽性，采用传统单一的方法通常难以对机械设备进行全面的故障诊断。故障诊断专家系统是多学科、领域共同作用的成果，诊断范围较全面，诊断可靠性较高，通过综合定性和定量分析，对容易造成机械故障的因素进行分级分类，形成事故树模型，找出故障根源。同时引入粗糙理论，去除可能性较小的因素，使模型简单、快捷化。该方法在煤矿设备故障诊断中应用越来越广泛。

4故障诊断技术的应用

4．1风机故障诊断技术。矿井通风机故障诊断通常分为以下步骤:①选择通风机故障诊断测点;②采用诊断仪器对各测点运行情况进行故障检测;③将各测点的诊断结果进行独自和关联处理，将检测结果输出。通风机测点分布如图1所示。我国煤矿目前采用的通风机故障诊断仪器多为十六位处理器的新型设备，配备有定时监视器，指令系统效率高，检测迅速且准确性高。4．2高压异步电机故障诊断。目前，我国煤矿机电设备多采用高压异步电机，而多数设备故障都是由于电机故障引起的。因此，为了预防机电设备出现故障，需对电机进行重点诊断。高压异步电机常用的故障检测方法有磁通检测、电流高次谐波检测以及局部放电检测。(1)磁通检测。该方法通常用于对高压异步电机定子的检测，须采用专业磁通检测仪，局限性较强。(2)电流高次谐波检测。该诊断方法的基本原理是定子绕组发生故障时定子电流高次谐波会随之增大。同时，可对电机故障类型进行划分，准确反映出电机故障。(3)局部放电检测。当高压异步电机出现故障时，会表现出定子放电加剧的现象，通过测定放电强度，可以准确反映出存在的故障。4．3采煤机故障诊断。由于采煤机用于截割煤岩，工作强度大，因此故障率也较高，是煤矿机电设备中最容易发生故障的设备。我国目前采用的采煤机较为先进，同时系统也较为复杂，故障诊断难度也随之增加。采煤机控制箱、变频器以及采煤机摇臂故障率较高，因此在对采煤机故障进行诊断时，可着重对上述部位进行诊断。

参考文献:

［1］张耀明．加强煤矿机电设备安全管理技术措施分析［J］．能源技术与管理，2018，(2):191－192．

［2］任丽强．煤矿机电设备故障诊断及维修［J］．机械管理开发，2018，33(3):71－72．

［3］高博．综采机电的故障诊断技术［J］．机械管理开发，2018，33(3):69－70．

［4］任鹏．煤矿机电设备故障诊断技术［J］．机械管理开发，2017，32(9):66－67，77．

作者:秦胜学 单位:河南能源新疆龟兹矿业有限公司