故障诊断技术在煤矿机电设备中的应用分析

马海林

摘 要：煤炭是我国的主要能源，机电设备的正常运行对煤矿安全起着重要作用。一般情况下，地下煤矿环境恶劣，机电设备发生故障的次数比较多，所以机电设备故障诊断技术对煤矿机电的正常运行至关重要。因此，本文主要分析煤矿机电设备的特点，探究了故障诊断技术在机电设备中的应用。

关键词：故障诊断;煤矿;机电设备

中图分类号：TD407;TD607 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）23-0073-03

Application Analysis of Fault Diagnosis Technology in Coal

Mine Mechanical and Electrical Equipment

MA Hailin

（Shenmu Huisen Liangshuijing Mining Co.， Ltd.，Yulin Shaanxi 719319）

Abstract： Coal is the main energy source in China， and the normal operation of electromechanical equipment plays an important role in coal mine safety. Under normal circumstances， the underground coal mine environment is bad， and the number of failures of electromechanical equipment is relatively high. Therefore， the fault diagnosis technology of electromechanical equipment is very important for the normal operation of coal mine electromechanical. Therefore， this paper mainly analyzed the characteristics of coal mine electromechanical equipment and explored the application of fault diagnosis technology in electromechanical equipment.

Keywords： fault diagnosis;coal mine;electromechanical equipment;application analysis

随着社会经济的快速发展，煤矿需求持续上升。在煤矿中，采矿效率一直是矿业企业关注的焦点，提高采礦效率的最佳途径是增加采矿设备，改进生产技术[1-3]。在煤矿设备使用过程中，恶劣的环境和较高的使用频率往往会增加机电设备故障的可能性，直接影响煤矿开采效率。为确保设备正常运行，人们必须正确应用故障诊断技术，加强对设备的诊断。

1 机电设备故障诊断技术概述

机电设备故障诊断技术本质上是保证机电设备正常运行的一项重要措施，其在不影响矿井正常生产的情况下对设备运行状态进行诊断，正确使用仪器和仪表数据，然后评估、分析设备和组件参数的运行状态，通过保护措施进行早期故障检测，这是机电设备故障诊断技术的核心[4-6]。需要注意的是，现代诊断技术融合了传感器技术、信息技术、计算机技术和无线网络技术等。

2 煤矿机电设备常见故障

2.1 组件老化

机电设备在长期使用中会出现设备构件老化和磨损问题（小齿轮往往会长时间磨损）。另外，设备操作人员操作不正确，会导致机电设备在使用过程中出现过载现象。

2.2 零部件磨损

在煤矿使用机电设备的过程中，由于机械振动或设备的不合理定位，部件经常破裂或损坏。

2.3 异常磨损

煤矿机电设备长期应用于潮湿的恶劣环境中，不仅会导致机电设备的异常磨损，还会缩短机电设备的使用寿命。

3 煤矿机电设备的故障诊断技术

3.1 故障记录诊断技术

故障记录诊断技术是机电煤矿设备的组合理论内容之一，主要分析明显的故障映射，检测周围部件的故障，确定故障的范围和因素，然后进行测试。故障问题解决后，人们要对故障进行记录和比较，以便快速识别故障位置。

3.2 人工神经网络诊断技术

随着科学技术水平和信息化水平的提高，国内人工神经网络诊断技术不断发展和完善，同时也被广泛应用于煤矿机电设备的故障诊断。人工神经网络诊断技术的优点是人性化，具有先进性。在发生故障时，煤矿机电设备优先处理复杂的非线性映射关系，而人工神经网络诊断技术可以对这些关系进行详细分析和研究。目前，人工神经网络诊断技术已经广泛应用在机电煤矿装置故障诊断中，该技术在机电煤矿设备故障诊断系统中发挥重要作用，并指导研究人员进行更深一步的研究和分析。

3.3 智能化诊断检测技术

与其他诊断技术相比，智能诊断检测技术主要模拟人脑运动过程，收集煤矿电气设备故障信息，利用模拟专家诊断系统逐一确定故障。在我国，智能诊断技术也广泛应用于煤矿机电设备的故障诊断中，未来具有很大的发展潜力。其中，神经网络和专家系统对煤矿机电设备故障诊断非常重要，与传统的故障诊断技术相比，智能诊断检测技术可以有效地诊断设备运行过程中的隐患。最重要的是，该系统模拟了人类的思维方式，整合了很多专家的煤矿机电设备运行经验，然后对故障进行研究和分析，判断并分析一些故障信息，以获得最准确的诊断结果。智能诊断检测技术总结了人类的经验和知识，在逻辑数据和逻辑运算的基础上进行计算，很好地模拟了专家诊断方法和判断试验，对煤矿机电设备进行了正确的诊断和研究。

3.4 仪器诊断技术

仪器诊断技术需要匹配相应的仪器来收集煤矿机电设备的信息和数据，例如，在计算机上收集和计算机电设备运行的速度、温度、扭矩和其他信息，并利用显像设备显示煤矿机电设备运行信息。非接触式、功能齐全、携带方便等是仪器诊断技术的优点，此外，仪器诊断技术具有智能化的特征，如今，通用型和全面型的仪器诊断技术非常普遍。

3.5 温度和压力诊断检测技术

温度和压力诊断技术在维护机电煤矿设备中起着非常重要的作用，具有准确性高、灵敏度高的特点，可以应用在传感器中，有效地收集、判断和分析数据并进行预测。煤矿机电设备运行期间，人们要积极收集和分析相关数据，进一步处理未能识别的故障。

3.6 超声波无损检测技术

超声波无损检测技术属于先进的检测技术，无损检测技术是一种不损坏测试对象或不破坏测试对象内部结构的检测技术，利用材料内部结构缺陷所引起的热、光、电和磁反应，对部件内部和外部结构进行检测。超声波无损检测设备非常灵敏，具有很强的穿透能力，可以检测煤矿机械电气设备部件的重大损坏，同时对部件的寿命和损坏程度进行评估。

3.7 红外热成像技术

在自然界中，许多物体会发射红外线。煤矿机电设备运行期间，内部温度将高于外部常温。红外热成像可用于检测仪器的内部和外部温度，红外热成像技术是一种有效的诊断技术，可将接收的红外信号转换为标准视频信号。在煤矿设备的运行中，红外热像仪用于监测设备表面发出的红外热能，可以实时生成热图像并测量图像中的异常温度点和温度，还可以对相关设备的故障进行诊断。此外，在使用红外热成像技术时，要采用非接触式诊断方式，此方法的出现解决了传统设备温度传感器接线困难的问题。

3.8 油铁挤压光谱分析

在煤矿机电设备运行的过程中，设备相互接触会导致金属材料相互摩擦，出现磨损粉尘下落现象，影响润滑剂的质量。针对这一现象，人们可以用铁谱分析法分析润滑油中的碎屑，该方法还可以通过强磁力分析设备的运行状况。此外，铁谱分析可用于预测煤矿机电磨损程度和位置，从而保证机电设备的正常运行。

4 故障诊断技术在煤矿机电设备中的应用

4.1 对故障现场进行初步诊断

如果矿山机电设备在运行中发生故障，诊断人员需要到现场对机电设备进行初步诊断，初步诊断方法主要包括耳朵听觉检查、眼睛观察和其他部位的观察[7，8]。初步调查后，对相关检测设备进行进一步调查，如温度监测、红外热成像设备和超声波检测，使用相应的设备检测并记录机电设备故障部件的数值变化，然后利用定量分析法确定是否需要更换液压元件。另外，人们需要利用专门的计算机诊断设备进行比较分析，提高设备故障诊断效率。

4.2 故障诊断技术在高压异步电动机中的应用

高压异步电动机是煤矿生产中非常重要的设备，然而，由于生产环境恶劣和大量采矿等因素，设备运行期间经常会出现机械部件损坏的情况，同时还会出现老化问题，严重影响采矿，所以高压异步电动机的故障监测非常重要。对于高压异步电动机来说，部位放电检测是最常用的诊断技术，主要是对发动机运行过程进行检测，当发生故障时，线接头就会出现放电，接头放电也会继续增加。因此，人们可以根据接头放电现象确定设备性能，预测设备的剩余寿命，从而保证煤矿生产效率。

4.3 故障诊断技术在煤矿挖掘设备中的应用

在采矿生产中，采矿机器是十分重要的设备。在实际生产中，挖掘机的日常工作负荷大、日工作频率高，因此煤矿挖掘机的故障发生率也很高。例如，钻机切削钻期间，轴承磨损增加，部件之间的相对摩擦随之增加，滚筒支撑温度提高，导致故障发生率上升。如果对相关部件的温度进行检测，就可以大大降低煤矿设备运行故障。另外，人們要合理运用采矿设备故障检测方法和温度检测方法，及时、准确地解决挖掘机运行问题。

4.4 故障诊断技术在提升机故障诊断中的应用

在矿山生产过程中，提升机是一种重要的辅助设备，提升机故障的诊断可以防止意外停机，同时不会影响煤矿的正常生产。故障诊断技术可实时对提升机的常规操作进行诊断，以确保提升机的平稳运行。其间可以使用红外摄像机观察提升装置的运行情况，使用非接触式在线检测方法检测设备的信号变化，实时观察钢丝绳运行情况。在正常情况下，应连续检测起重设备的信号，一般检测持续时间为2～3d，并在不同的运行速度下检测报警信号。红外检测技术利用红外线检测和分析设备的故障位置，提高故障诊断效率。

5 故障诊断技术强化措施

在煤矿机电设备运行的过程中，人们可以采取以下措施，提高矿山机电设备的维护效率。机电设备维修期间，人们要根据地下工作环境的特点，对机电装置的内部结构、功能和工作状态进行综合分析，提高机械设备维修质量。

5.1 事后维修

事后维修也被称为维护后故障修复，是指在机电设备出现故障后进行维修。事后维修一般是指机电部件无法工作，不能及时对部件进行维护，会影响正常生产。一般情况下，人们会用新部件更换有缺陷的部件，以加快机电设备维护速度。尽管如此，部件质量问题会进一步增加电机设备故障次数，通常，此方法适用于结构不是很复杂的设备维修中。

5.2 定期维修

与事后维修相比，定期维修具有预测性，其主要对机电设备部件进行常规分析和检查。当前，我国经济稳步发展，煤炭需求增长，机械设备负荷不断增加，机电设备出现故障的频率也越来越高。定期维修不仅可以提高机电设备使用寿命，还可以降低维修成本，提高煤矿生产效益。例如，定期维修煤矿掘进机，不仅可以识别部件磨损情况，还可以避免部件故障影响掘进效率。

5.3 在线维修

随着科学技术的不断进步，煤矿机电设备不断更新故障诊断技术。在线故障诊断技术的应用，不仅提高了机电设备的使用寿命和运行效率，也为维护人员提供了准确的数据，以便快速处理故障。例如，电子探测器用于机电设备的报警控制，可以使维护人员快速获得设备运行信息，及时维护机电设备。

5.4 改进维修方法

当前，维护人员要不断改进机电设备的维修方式，消除机电设备故障，提高生产效率，延长设备使用寿命，避免同类故障重复出现。人们要结合机电设备改造技术，优化维修方式，消除机电设备缺陷，降低机电设备出现频率，提高运行的稳定性，确保机电设备的可靠性和安全性。改进维修方法，不仅可以提高机电设备运行效率，还能减少故障出现的次数。

6 结语

煤矿企业需要大量使用机电设备，机电设备正常运行与否直接影响企业的经济效益。但是，煤矿机电设备长期高负荷运行，很容易发生故障，影响煤矿生产效率。因此，人们要根据实际情况选择合适的故障诊断技术，确保煤矿机电设备的正常运行。

参考文献：

[1]徐念望.浅析勘察技术在岩土工程施工中的应用[J].居舍，2019（20）：57.

[2]苏柏阳.关于土木工程施工中钢结构技术的探讨[J].山东工业技术，2019（19）：113.

[3]陈嘉天，于现峰.钢结构在土木工程施工技术中的应用[J].江西建材，2019（5）：94-95.

[4]康景锋.关于土木工程施工中钢结构技术的探讨[J].建材与装饰，2019（14）：29-30.

[5]杨帆.BIM技术在岩土工程中应用分析[J].冶金管理，2019（9）：140.

[6]项小洁.对外出口企业的出口退税问题研究[J].企业科技与发展，2019（5）：239-240.

[7]夏明钢.浅谈土木工程施工中钢结构技术的应用[J].居舍，2019（13）：63.

[8]曾连山.小型病险水库除险加固工程设计探讨[J].河南水利与南水北调，2019（4）：59-60.