浅谈矿井掘进中的机电故障与诊断

摘要：在矿井掘进工作开展过程中，机电故障问题的出现，直接影响到掘进开采工作进度与安全。为主动规避控制机电故障，需对矿井掘进过程中的常见机电故障进行诊断分析，采取合适的机电维护对策，提高掘进设备运行的可靠性。本文就矿井掘进中的机电故障与诊断工作进行分析探讨。

关键词：矿井开采;掘进设备;机电故障;诊断模型;维护措施

引言：

为有效提升我国矿井掘进开采安全与效率，应当减少机电设备的故障发生率。为此对矿井掘进开采中的机电设备常见故障进行分析，并诊断其故障诱发的主要因素，合理对设备进行参数调整，或对设备运行模式进行调整，主动规避设备故障的出现，保证矿井开采掘进工作开展的可行性。

一、矿井掘进中机电设备与常见故障解析

（一）矿井掘进中设备风险

矿井掘进作业过程中出现的机电故障，主要集中在掘进机工作过程阶段，为此笔者针对矿井掘进中的掘进机设备组件故障进行分析探讨，而刮板输送机、支架、传输机等设备都归纳到掘进施工阶段。由于矿井下作业环境复杂，长时间的潮湿、能见度低、粉尘浓度高，在实际开采掘进过程中，可能会发生瓦斯爆炸、冒顶、涌水、断裂等突发问题，给矿井开采造成很大影响。

（二）机电设备常见故障

矿井掘进设备依据巷道的开采要求可分为两种类型，全断面掘进机与悬臂式掘进机，两种掘进设备都得到广泛应用。笔者以EB260系统掘进机设备为主要分析对象，说明矿井掘进中的机电故障与诊断工作。掘进设备主要由机头、截割部、回转部、行走部、装运部、液压系统、保护系统等组成[1]。

通过对掘进机设备机电故障进行分析可知，主要包含机械类故障、电气电子故障、液压故障、安全保护系统故障。如掘进工作推进过程中，液压系统、链条、齿轮由于异物的堵塞导致卡顿，该类故障可直接进行观察，便于工作人员对异物进行及时处理。其他温度故障、振动故障、动作不正常等故障问题，在实际处理过程中，可进入温度、振幅、液压等相关数据信息，提高故障诊断的质量与效率。

通过对EB260掘进设备的电气系统进行分析可知，该电气设备主要由不同控制模块与工作电机组成。该电气系统主要由PLC进行主要控制，在相关机械节点布控传感器，便于对相关机电设备的电压、电流、温度、转数等数据信息进行采集，保证后续机电故障诊断处理工作可行性。由于电气系统配置故障自动诊断检修功能，可根据机电故障的诊断结果，快速开展相关维修工作。EB260掘进机设备主要出现的机电故障，为变频器与电机损坏故障，主要是由于短路、超负荷运行、开关电源受损等问题造成，该类机电故障便于诊断处理。

掘进设备中的液压系统主要由马达、油泵、胶管、压力表等组成，当液压系统出现故障后，主要表现为温度异常、振动异常、读数异常等问题，通过相关传感器数据的采集分析，则可对相关故障进行诊断。在EB260系列掘进机控制时，通过专用工具对电气回路进行控制，由专业人员进行技术动作操作，保证控制系统发挥出一定效能。

二、矿井掘进中机电故障诊断工作探讨

（一）故障诊断模型建构

故障诊断模型的建构，可协助诊断工作人员快速判断故障的来源。目前的故障诊断模型主要有以下几种：专家知识的诊断模型、数据诊断模型、分析诊断迷行等。通过对比分析可知，分析诊断模型与技术专家诊断模型，在实际应用时具有一定局限性，仅适应于变量较少的故障诊断问题，而数据诊断模型的诊断结果更加精准，笔者基于主成分分析故障诊断模型进行诊断分析。

主成分分析故障诊断模型的建构核心，即对相关数据进行降维处理，工作人員对监测数据信息进行分类归纳，进而得到相关的线性分量，即找到故障的主要诱发因素。在设备掘进开采过程中，相关监测数据的反馈值超出系统设定的阈值时，将判断出系统出现故障，并基于主成分权值的故障诊断模型，分析得出故障产生原因，并快速对相关故障进行处理[2]。

（二）故障仿真诊断分析

笔者以EB260系统掘进机为研究对象，分析不同部件的故障特征，并将相关故障的数据信息输入到故障模型中，协助工作人员对机电故障进行分析判断。在主成分故障诊断模型与人工诊断工作对比后，可发现主成分故障诊断工作开展的效率，显著优于人工诊断，可提高掘进设备的故障诊断率，避免人工诊断漏报的问题出现，保证矿井掘进工作开展的安全性与可靠性。

通过对主成分故障仿真诊断工作模式进行分析可知，该诊断模型的诊断结果，使得掘进设备的故障诊断准确率提高百分之三十以上，该种工作结果的出现依赖于传感器提供的准确可靠数据信息，一旦相关机电设备上传的数据失真时，则会导致诊断模型的故障诊断准确性下降。为此，在以后掘进机电故障诊断模型优化时，应当对数据处理工作进行合适的加权处理，主动规避数据失真导致的诊断问题出现，有效保证矿井掘进机电故障诊断工作开展的质量与效率。

三、矿井掘进中机电设备维护措施

（一）液压系统维护

矿井掘进开采过程中，掘进设备的液压系统起到重要作用，一旦液压系统运行出现异常，则无法保证掘进机设备的正常运转。为避免机电设备故障的出现，在实际液压系统维护时，需由专业人员对设备液压系统进行维护，将液压系统的故障发生率控制在一定范围内。由于矿井开采作业的特殊性，液压系统的损耗较为严重，为此工作人员需及时对液压油、液压支架等进行检测评估，分析相关材料的性能，能否保证掘进系统的正常运行。若液压系统中的液压油粘度角度，且单向泵的位置出现偏差，则需由专业人员对设备进行调试，对液压油进行更换，保证液压系统整体运行可靠性与安全性。

（二）切割头维护

在矿井开采作业过程中，部分掘进设备主要使用三幅胀套对切割头，以保证矿井巷道矿石的切割开采安全与效率。在相关设备的运行控制下，可使得切割减速器进行正常运转，将两端的矿石进行排除，保证掘进的整体可靠性。由于该掘进设备不具有自动定心的功能，因此在实际安装过程中，必须由专业工作人员对设备进行安装调试，保证设备安装的质量与效果。在对其设备切割头进行维护时，需对三幅胀套的螺旋扭矩进行一定控制，一般扭矩控制在145N·m，在对设备的张套进行扭矩控制时，不可超出设备的预定扭矩值。一旦矿井掘进施工过程中，切割头出现受力问题，相关工作人员需及时对掘进设备的切割头进行检查，确保掘进机的切割头始终与油嘴保持在同一方向，确保切割头运行的质量与安全。

（三）履带链维护

为保证矿井掘进设备的正常运行，需定期对掘进机的履带链进行维护，保证履带链达到一定的松紧度。在实际掘进开采过程中巷道的施工环境非常恶劣，履带链将会受到不同异物的冲击与碰撞，一旦履带链出现故障问题，则无法有序推动开采进度，影响到矿井的整体开采工作。为此，相关工作人员需定期对掘进设备的履带链进行检修维护，在维护工作开展时，应当对掘进设备的铲板进行调试，保证掘进设备的履带链与铲板达到最佳配合度，可满足实际开采工作要求，提高矿井开采的工作进度与质量。

四、结束语

综上，文中对矿井掘进中机电故障进行诊断分析，提出主成分诊断模型，论述仿真模型故障诊断工作开展的可行性。鉴于矿井开发工作的发展趋势，未来矿井掘进机电故障诊断处理工作优化改进时，需要不断推动仿真模型建构，不断完善仿真诊断模型，发挥出数据处理工作优势，降低故障发生率，提高相关机电设备的整体运行可靠性与安全性。

参考文献：

[1]范永刚.矿用掘进机日常维护及故障排除[J].能源与节能，2020（07）：85-86.

[2]张小飞.矿井掘进中的机电故障与诊断[J].能源与节能，2019（10）：124-125+174.

作者简介：王开峰（1984.11.14-），男，山东薛城人，2015年1月毕业于山东科技大学，本科学历，机电技术员，从事矿山井下掘进工作。