煤矿采煤机常见故障及诊断方法

李国栋

（山西新景矿煤业有限责任公司，山西　阳泉　045000）

引言

近年来，在进行煤矿开采的过程中，采煤机的应用已经非常普遍，而当前大多数煤矿使用的采煤机是电牵引采煤机，这种采煤机所处的环境非常恶劣，且容易出现故障，再加上机体结构复杂，导致其出现故障的原因多种多样，但其故障主要集中在机械装置和电力系统这两部分。而故障诊断主要通过振动诊断法、噪声诊断法和温度监测诊断法等方法，诊断方法较为单一，为此在实际故障的解决过程中往往需要多种诊断方法并用。

1　煤矿采煤机的常见故障

1.1　电力系统故障

通常电力系统故障的引发原因有很多。而最为主要的就是机械方面的原因，比如说机件的松动、磨损，还有机件变形和断裂等都会导致故障的产生，同时如果调节出现问题，也有可能使得电力系统出现故障，如安全阀阀芯被卡或调节螺丝偏离原定位置等[1]。同时，电力系统最容易受外界影响而引发故障，电力设备出现故障最可能的原因就是设备结构构建发生不同程度的磨损，造成设备的精密度下降，无法保证电力设备的正常、高效运行。此外还需注意的是，矿井下的工作环境较差，为了防止对电力设备整体质量的影响，检查时不要将电力系统拆开。

1.2　机械装置故障

采煤机作为大型复杂的机械设备，由于复杂的自身结构以及所处恶劣的工作环境，容易出现机械故障，其中最容易出现故障的部位就是轴承和齿轮。

在生产中，由于采煤机牵引行走链轮的负荷大，且荷载的分布不均匀，所以在运行过程中支轴承就容易出现磨损或者是滚动体碎裂的情况。如果支轴承被破坏，那么链轮轴、链轮以及其他与之相啮合的零件都会受到严重影响。同时，对于采煤机的摇臂部位而言，其传动轴所承受的力也很大，因其在运行过程中摇臂需要频繁升降，再加之其润滑条件较差，使其以就非常容易导致轴承损伤。而这些故障又非常容易引发轴承故障。导致轴承故障的除了过载磨损之外，还有润滑系统的污染，如果润滑系统被污染，其润滑效果就会受到严重影响，从而导致安装位置发生变化，而在荷载较大时，可能造成轴承与相配套的支承座发生变形。除此之外，设计、制造等轴承本身的问题同样也会影响到轴承的使用与寿命。

齿轮故障也是采煤机工作过程中的一种常见故障，且形式多种多样。对于齿轮而言，其故障形式主要包括四种，第一是齿轮齿面的磨损，齿轮的齿面之所以会发生磨损，一方面是由于机件工作时间过长，从而使得齿轮的润滑效果降低，进而导致齿面磨损。另一方面，如果在润滑油中掺入石粒等杂质，也有可能使齿面出现磨损；第二是齿面胶合以及擦伤，而导致齿面胶合及擦伤的主要原因就是采煤机在高负荷运行的过程中，齿面温度上升较快，而长时间在高温状态下工作，如不及时对其进行润滑处理，就有可能使齿面的油膜消失，进而使一个齿面的金属熔焊到与之相接触的工作面上，导致齿面的胶合。对于一些刚生产的齿轮而言，在使用过程中可能会出现同机器的磨合时间不够的问题，在高负荷条件下会出现齿轮擦伤的情况。第三是齿面接触疲劳，在采煤机工作过程中，齿轮不但会滚动，同时还会有滑动，在滑动过程中，一般都会产生两个方向相反的摩擦力，使得齿轮进一步产生脉动荷载，而在齿轮工作过程中，脉动荷载会使齿轮的表面出现剪应力的作用，在该力作用下，就有可能使齿面出现接触疲劳的情况。第四是弯曲疲劳和断齿，如果采煤机的工作负荷较大，那么在其齿轮部位温度会大幅度升高，再加之长时间的疲劳磨损，有可能使齿轮出现裂纹，当机器在遇到超出其负荷的作用下，这种裂纹会导致断齿现象。总的来说，可以将齿轮的故障分为分布式故障和局部式故障两大类，分布式故障在绝大多数齿轮上都是存在的，而局部式故障则主要在少数的部分齿轮上才会存在。

2　采煤机故障的诊断方法

2.1　温度监测诊断法

当前在采煤机故障诊断过程中，温度监测诊断应用最为广泛，主要是因为其具有准确、快速和灵敏度等特性，直接告诉了人们电牵引采煤机所处的工况状态。假如工作系统中某个摩擦处零件出现异动，零件磨损的速率会越来越快，但是等到磨损鉴定结果出来需要一段时间，可能无法给出最快的解决办法。但是温度是最为直接的一个反映指标，所以通过定点再现温度监测诊断，能够准确地确定故障位置，并直观地反映出故障诊断结果。

对于电牵引采煤机而言，用温度检测的方式来进行故障是最有效果的，且非常实用。在电牵引采煤机进行故障监测的过程中，可以对轴承温度进行监测，对于温度的变化情况进行记录，从而有效地对于抽成的变化趋势进行判断。同时还可以辅以定期的油样分析等措施，更好地对故障加以发现和预测。

电牵引采煤机的电力系统在出现故障时，也可以通过温度进行检测来了解其故障信息，在检测时可以检测系统每个部件的温度变化情况。同时根据电力系统的性能以及元件的方位进行温度监测，并建立起相应的监测场[2]。在建立起温度监测场之后，就能够直接对电力系统每一个部件的温度变化情况进行监测和记录，而依据温度的分布就能够直接发现出现故障的位置，并且对于电力系统的故障源头准确地进行判断，分析故障产生原因。对于绝大部分的电牵引采煤机而言，其故障往往都可以通过温度直接进行反映，所以通过对于温度进行监测，能够及时地发现故障信息，从而及时采取相应措施对于故障进行处理，确保采煤机的正常工作。

2.2　铁谱分析法

如果采煤机械处于低速、重载的运行条件中，且其所承受的冲击力强度较大，则可以通过铁谱分析法的应用来对故障进行诊断和监测。所谓的铁谱分析技术，就是指让机械设备润滑系统的油流过高梯度强磁化环境，使得油液中所携带的磨粒能够在磁场力、重力等的作用下，然后按照大小的顺序依次地沉淀分离出来，再通过对于光密度计的应用来对金属磨损的数量进行监测，从而有效地对于磨损的浓度、微粒的大小以及磨屑的成分进行判断，进而有效地对于故障的相关信息加以判断[3]。

2.3　故障诊断专家系统诊断法

一般来说，对于采煤机的故障难以直接通过肉眼的观察来对故障原因进行诊断。但是如果应用传统的诊断方法，往往存在着效率低的问题，还有可能会出现误判的情况。当前随着计算机技术的不断发展以及其在各个领域中的深入应用，专家系统得到了较好的发展，专家系统的诊断渐渐获得大家的关注，也开始引入到采煤机的故障诊断中。专家系统可以整合不完整的信息和存在矛盾的数据，同时还能够对于多种故障同时存在的情况加以考虑，并且对于输入信息是否错误加以判断，综合的对于各种来源的资源加以利用，进而得到较为准确的故障诊断结果。

3　结语

电牵引采煤机经过长期使用后不可避免地会出现液压以及齿轮等机械方面的故障，因此，在实际运营中，如何及时发现故障、解决故障、保障采煤机的正常运行成为了生产的关键点。为此根据采煤机的故障类型来及时诊断并予以维修显得尤为重要。

[1]魏晋萍.采煤机的故障分析与诊断及其发展趋势[J].山东工业技术，2016（11）：88.

[2]要文爱.采煤机摇臂故障的诊断与防治[J].机械管理开发，2017（1）：67-68.

[3]王瑞冬.采煤机的故障分析与诊断探讨[J].机电工程技术，2015（8）：208-210.