煤矿机电设备故障诊断技术的应用

李彦峰

（同煤集团云冈矿综采二队，山西 大同 037003）

引言

随着社会经济的发展，我国煤矿的开采也越来越多。当前我国大部分的煤矿工作情况都是在井下，煤矿机电的设备长期处于井下潮湿影暗的工作环境，极易导致设备发生事故，使其不能正常工作。另外很多煤矿井下的粉尘浓度比较大，空间有限，无法及时把粉尘排出来的话，就更加容易导致机械设备出现故障。随着当前我国机械设备更加趋向机电一体化与大型化，对于机械设备的诊断就变得更加复杂了。为了保障设备系统的正常运行，需要诊断系统进行管理和监控，及时地对煤矿机电设备进行诊断和维修，这对煤矿企业的长远发展也是非常重要的。

1 煤矿机电设备故障诊断技术

1.1 煤矿机电设备故障诊断技术

随着全球信息技术的飞速发展，计算机技术的运用也越来越广。专家系统从本质上来讲一种智能化程度很好的应用系统，主要是用在自动化系统当中的故障诊断。原理主要是应用知识与推理来求解高难度的问题。当前将先进的信号与传感技术给合在一起应用于机电设备的故障诊断系统是现代诊断系统的发展趋向。如果机电设备在运行过程当中发生了故障，专家系统可以按相关的程度给予准确的定位，及时发现故障的部位与发生故障的原因。这在现代智能系统当中是非常重要的。

1.2 煤矿机电设备故障诊断过程分析

煤矿机电设备故障诊断技术及专家系统主要包括诊断和检测的功能。诊断技术的主要内容包括以下几个方面：设备的状态监测，主要是监测机电设备整体的运行状态及运行信号；设备的特征提取，从前面的状态监测上可以看出运行的状态信号，并可以发现与故障相关的特征信息；设备的故障诊断，可以根据故障进行相应的诊断，从而发现设备的故障发生的情况和地方；自动决策。整个专家可以根据上面的三个功能，对所有的信息进行综合分析，了解对机电设备是否需要进行相关的措施，从而实现某种决策。

2 煤矿机电设备诊断专家系统的构建

煤矿机电设备诊断专家系统的功能主要包括设备的状态监测，设备的特征提取构建，设备的故障诊断，自动决策四个方面。假如在设备运行过程当中发生异常，专家系统需要迅速地判断事故发生的位置以及事故发生的原因，然后进一步推导出事故的发生过程并对其进行分析，最后还需要做出决策给予相应的处理对策。现以某煤矿有限公司的机电设备诊断专家系统为例进行分析。该机电设备诊断专家系统以设备运行状况及计算机网络构成为依据，主要由设备综合管理模块、故障诊断模块、维修助手模块、预警提醒模块等功能模块或子系统等组成。

1）设备综合管理模块。设备故障诊断需要大量的设备数据进行检测和监控，用来做大量的分析从而进行最后的决策。这就是设备的数据综合管理。该模块管理、存储所有设备资产清单、设备台帐图纸、设备设计数据等等。

2）故障诊断模块。一方面是专家库的维护，主要是用来记录专家的一些经验和总结，具体来讲就是对以往发生的一些故障的详细征兆的关联进行记录。另一方面主要是对机电设备进行故障诊断，把正向、反向以及正反向混合推理结合在一起进行决策最后给出维修对策。

3）维修助手模块。维修助手里面主要是对设备的各类资料和文案进行了统一的规范及管理，为设备的安装维护、检查调试、定期检修、故障处理、事故应对、专家咨询等各个方面提供技术支持和操作帮助。

4）预警提醒模块。一方面是故障预警，根据在线监测设备采集到的各项性能数据和指标对选定设备出现的故障进行预警，以便及早采取措施。另一方面是维修提醒，做好设备的及时维护。同时还需要进行相关的经济利益分析，给出最好的维修成本决策结果［1－2］。

3 煤矿机电设备故障检测系统的应用与分析

在煤矿井下的开采过程中，由于很多原因的不确定性，导致了机电设备故障的不确定性。也在专家系统当中需要有很强的信息融入能力及相应的适应性，这样才能提高诊断的有效性。本节就应用情况做详细的阐述。

3.1 矿井提升机检测与故障诊断

矿井提升机是矿井当中最常见的机械，是实现煤矿矿进生产和工作的重要设备，联接着井下和地面的关键部位，作用非常关键。矿井提升机的安全操作关系到整个矿井工作人员的生命安全，所以一定要做好检测和故障诊断工作。提升机的故障主要表现为“硬故障”。硬故障是指由于机电设备在工作过程中，在已经设计好的参数出现了超限，使得机电设备遭到破坏，所以此类故障可以通过保护装置来处理。“软故障”［3］，它是需要很多的实际工况数据来进行了解的，另外还需要对数据进行处理才能知道诊断结果，因为测试的过程复杂，要经过相关的运行才能得出结论。

3.2 通风机的检测诊断技术

当前我国对于主风机故障检测诊断的系统还很少，应用得比较多的是FJZ型矿井主风机在线监测与故障诊断仪。它的主要部分是一个以809机为核心的通风机在线检测与故障诊断系统，它将主风机在线监测与机械故障诊断一体化。8098单片机系统是目前面向控制应用领域性能价格比最高的单片微型计算机系统。主要有以下功能：实时检测的功能。检测的数据主要包括轴心轨迹、轴温量、负压、通风机电流，并可巡回显示；报警、打印功能。各种参数报警值可任意设定超限时即可进报警并随初打印；智能诊断功能。利用主机内专家系统，对通风机常见的“转子”等机械故障进行诊断［4－5］。

4 结语

煤矿设备故障诊断专家系统可以实现机电设备的预知维修、状态维修，以保证机电设备可靠运转，这大大提高了企业的工作效率，同时也保障了工作人员的生命和财产的安全。针对煤矿机电设备故障检测技术专家系统方面的问题，我国在这方面开发研究工作相对不足，在技术和理论上还不够成熟，必须和当代的前沿学科相结合，引入相关学科中的新思维和新方法，进一步提高检测系统的全面性。

［1］ 温勇.煤矿机电设备管理中机械故障检测诊断技术的应用分析［J］.机电信息，2013（6）：107；109.

［2］ 何新建.变频控制技术在煤矿机电中的应用研究［J］.河南科技，2013（14）：111－112.

［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（5）：84－85；89.

［4］ 李乐，李金华.煤矿机电设备故障诊断技术及专家系统构建［J］.煤，2011（9）：75－76.

［5］ 张厚春，高保.计算机技术在煤矿机电设备中的应用［J］.硅谷，2012（14）：149－150.