煤矿机电设备管理中机械故障检测诊断技术的应用分析

温 勇

（大同煤矿集团同安煤业有限责任公司，山西 大同 037003）

0 引言

在煤矿机电设备管理过程中，机电设备的良好有序运行是保养和维修工作的重点，能够为这些机电设备价值的体现提供保证，也能够为煤矿企业的发展奠定良好的技术基础。然而，现阶段我国各大型煤矿企业实行的仍然是计划经济体制下的管理和维修制度，与国外国家相比，管理水平上存在较大差距，无法满足社会和经济发展的要求。而在煤矿机电设备管理中，应用机械故障检测诊断技术有助于各个煤矿企业吸收先进的机械故障检测诊断经验和技术，提高自身的煤矿机电设备管理水平，从而为煤矿机电设备的顺利使用以及我国煤矿事业的发展提供保障。

1 机械故障检测诊断技术介绍

1.1 故障及故障检测诊断技术

故障检测技术主要由故障诊断和故障检测2方面组成，依据现阶段实践和学术研究领域的有关说法，可将两者统称为机械故障检测诊断（FDD）。设备的正常运行指的是设备能够依据自身所特有的功能特征，在满足设备应有效能的基础上，进行正常的工作运转。这一概念与设备异常（设备在使用过程中存在瑕疵并有进一步恶化的可能）相对应。存在异常的设备虽然能够维持最低限度的工作状态，但无法满足正常生产过程的需要，且性能会逐渐恶化。故障指的是因机械设备的缺陷或瑕疵的发展，而使设备的性能逐渐丧失，且无法继续维持后续的正常工作。设备故障或是异常指的是机械设备使用过程中由其状态信号（二次效应）的改变所体现出来的运行状态。二次效应指的是设备使用和运行过程中所产生的各种化学和物理变化，包括气味、磨损、功耗、变形、油耗、升温、噪声和振动等。上述各种现象都是设备使用过程中不同阶段所产生的典型表现。故障检测诊断技术指的是依据设备运行过程中所产生的二次效应表现，对其存在的问题做到及时发现、准确定位，从而为安全生产和设备的顺利运行提供保证。

1.2 故障检测诊断技术的特征

故障检测诊断技术是随着检测理论和技术、工艺理论、相关基础学科理论和现代维修技术的不断发展而逐渐产生和完善的。这一技术具备下述3项基本特征：

（1）理论迅速转化为实践。所有的维修技术和诊断方法都要做到因时而异，故障处理原则和结果需要迅速转化为实践，并为实践服务。

（2）技术的复合性较高。维修和诊断涉及物理学、动力学、摩擦学等多种相关学科的知识；同时，包括自动化技术的应用、液压机械的应用和操作原理、机械制造等多方面机构学和专业知识。所以，故障检测诊断技术具有较高的综合性，要求工作者具有丰富的经验和广泛的知识。

（3）目的性较强。故障诊断具有较强的目的性，也就是在机械运行故障的检查过程中，通过相关技术的应用，能够准确分析和定位故障，并以此为基础设定维修方案，为安全生产提供保证。

2 煤矿机电设备管理中故障检测诊断技术的应用

2.1 矿用高压异步电动机的诊断和检测技术

在煤矿生产过程中，矿用高压异步电动机具有十分重要的作用和地位，其一旦出现故障，就会对煤矿的日常生产过程造成不良影响，并会对煤矿企业造成严重的经济损失。随着人工智能技术和现代信号处理技术的应用和出现，异步电动机设备的故障检测也变得更加简单，且应用效果较为理想。异步电动机常用的故障诊断和检测技术包括磁通检测、电流高次谐波检测和局部放点检测3种。其中，磁通检测能方便检测出高压电器故障，但对于检测技术要求较高，若信号较弱则检测效果不理想；电流高次谐波检测技术虽不会受到高低压的限制，但操作要求具有专业的检测知识，且方法较为复杂；局部放电检测能方便检测出高压电器故障，但对于低压电机设备故障的检测效果则不甚理想［1］。

2.2 通风机的故障检测诊断技术

研究发现现阶段的通风机械故障检测产品较少，主要包括FJZ型矿井主风机在线故障诊断与检测仪和KFCA型通风机集中检测仪。通风机故障检测设备的主要特征表现为：多功能接口、16位监视定时器、16位定时器2个、8个中断源、高速输出/输入接口、10位四通道A/D转换器、高效的指令系统以及16位中央处理器。因为现阶段国内对相关的通风机故障检测诊断技术的研究较少，因而可以借鉴的经验较少［2］。

2.3 矿井提升机故障检测与诊断

提升机是矿井运输和生产过程中最主要的一种基础设备，该设备的正常运行能够为煤矿的正常生产提供保证，并担负着日常矸石和原煤的运输以及升降人员和下放材料的任务。提升机的安全运行会为煤矿的安全生产提供保证，进而对煤矿工作人员的安全工作产生直接的影响。通常认为，提升机故障主要包括“硬故障”和“软故障”2 种［3］。其中，“软故障”主要涉及工况参数。因此在实际运行过程中应对工况参数进行准确测定，并进行相关的处理和分析。“硬故障”主要表现为部分参数超过了正常水平，“软故障”的发生通常是“硬故障”的前兆。由此看来，及时定位检修和预诊“软故障”，具有十分重要的作用，有助于降低“硬故障”的发生率。由于这一故障的发生会对煤矿的安全运行产生直接影响，因而各个煤矿企业应该加强矿井提升机故障的检测和诊断，从而保证其安全有效运行［4］。

2.4 采煤机故障检测和诊断

与国外较为先进的采煤机相比，国产采煤机整体技术水平仍然较低，主要体现为检测参数无法满足相关要求、检测范围有限等，因而整体检测功能较差。为了进一步提高我国采煤机的整体技术水平，煤炭部已经将“电牵引采煤机故障诊断与检测系统”纳入了“九五”重点科技攻关项目之中。现阶段，常用的采煤机故障检测诊断系统包括152.4 mm检测显示单元、工况故障及检测诊断单元、变频器通信单元等［5］。

3 结语

在上述所述内容的基础上，各个煤矿企业在煤矿机电设备管理中，还应不断加强对机械故障检测诊断人员在电工、机工等相关领域的培训，从而提高其应急能力和安全生产意识。为不断满足扩大再生产的需要，煤矿企业应不断完善机械故障检测诊断责任制，保证责任落实到人，不断完善和建立煤矿机电设备管理制度，为机械故障的检测和诊断提供制度基础，并注重技术的改造和革新。只有满足上述要求，矿山设备才能安全、高效、正常运行，社会经济才能快速发展。

［1］高向阳.故障检测诊断技术在矿山机电设备中的应用及防范措施［J］.科技致富向导，2011，1（14）：336～337

［2］孙新城.浅析煤矿机电设备维修中故障检测诊断技术的应用［J］.企业技术开发，2011，30（9）：70～71

［3］吴舰，吴楠.基于小波分析的煤矿机电设备故障检测关键技术应用研究［J］.自动化与仪器仪表，2011，1（5）：85～86

［4］董爱华，刘丽红.故障检测诊断技术在煤矿机电设备中的应用［J］.焦作工学院学报，2012，21（3）：189～190

［5］蔡捷.故障检测诊断技术在矿山机电设备中的应用［J］.中国高新技术企业，2008，1（15）：91～92