故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用研究

张超，崔建磊

（兖矿东华重工煤机装备制造分公司，山东 济宁 273500）

随着各行业对能源需求的不断增加，煤矿企业的生产作业几乎是日夜兼程，这样的工作状态对煤矿机械设备的影响很大，机械设备几乎是一直处在连续工作的状态，而且长期在阴暗潮湿的环境中工作，难免会存在一些安全故障的隐患，这些隐患如果不及时发现和清除，一旦发生安全事故，将会出现不可弥补的局面，随着科学技术的进步，故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用越来越深入，通过故障诊断技术对机械设备的有效检测和分析，对机械的维修起到至关重要的作用。

1 故障诊断技术概念简述

故障诊断技术是利用仪器采集煤矿机械设备在运行工作状态下产生的信息和数据，这些数据和信息是否处在正常范围内，一旦出现异常情况就可以及时地判定，并且对于还能够精确到具体的部位或零件，在一定的工作环境中，对于煤矿机械设备还能够有效地进行预测，对于设备的运行状态进行准确的预报的技术。简单地说，就是对机械设备运行状态进行有效的辨别和预测，故障诊断技术的优势就在于不用拆卸设备就可以精确地完成检测和判定。目前，故障诊断技术被广泛应用在煤矿机械设备中，通过这种技术有效的检测和诊断设备运行情况，提前干预，提高了预防性保养和维修的工作质量。这种技术因其科学性、先进性已经成为未来机械维修的重要手段和发展方向，大大降低了故障的发生率，是目前防止事故的有效方法。

2 故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用意义

故障诊断技术重要的就是可以在故障发生前就可以检测出来，这种提前检测事故隐患的技术对于煤矿企业来说是非常重要的，在极大程度上避免了事故的发生。因为提前诊断，就可以对设备进行有针对性和目的性的维修和改造，其中不仅仅是对事故隐患部位的改造，还包含对关联设备及工艺的改进和保养，从根本上消除事故隐患，从而有效避免事故发生、人员伤亡以及设备损坏给企业经济效益造成的损失。与此同时，因为这种提前诊断和预测故障的优势，让煤矿机械设备在正常运行时，能够保持在最佳的工作状态，而发现故障征兆时可以及时控制停机，并根据相关异常数据诊断出故障的部位和性质，并进行有目的性的检修和维护，这种技术的应用推动了预测维护的发展，现代企业已经慢慢从定期保养和维护逐渐转向预测维护方向。这样的维修目的性和针对性更强，而且为企业节省了大量的维修保养费用成本和时间成本，极大地保障了煤矿机械设备正常运行工作的时间，提升了煤矿的生产效率，为企业赢得了一定的效益，同时也更好地满足了社会的需求，提升了企业的知名度和竞争力，降低了事故发生率，对煤矿企业的发展具有非常重要的意义。

3 煤矿机械设备的故障诊断技术类型

3.1 异常振动诊断技术

在煤矿机械设备工作运行时，往往因为转子零部件的缺陷和连接支撑等问题，会让机械设备发生异常的振动，其实煤矿机械设备在正常运行过程中势必会发生一定的振动，但是，这种振动是按照固定的时间和频率有序进行的，这些振动量的特征数据是有一点的范围和特点的，当故障诊断技术应用在煤矿机械设备中时，对于这种振动数据的采集和分析，一旦发现其振动的特征数据不在正常范围内或没有遵循正常的规律性，就可以判定出设备运行的异常情况和潜在的事故隐患，利用这种振动诊断技术来监测煤矿机械设备的运行状态，就可以达到监测的目的，监测起来也相当的简便，数据及规律直接用图表的方式就可以展现出来，此技术凭借着直观的特性被广泛地应用。

3.2 保持设备完整性诊断技术

目前的故障诊断技术都是在不用拆解设备的情况下就可以进行有效检测的统称，它不是特指某一项技术，而是所有故障检测和诊断的总称，现阶段，我国故障检测技术已经发展到保持设备完整性的无损检测诊断技术水平，在保持机械设备完整状态下，通过一些仪器和检测手法就可以判断出故障的性质和部位，只需要通过分析和检测故障反馈信息就可以进行有效的判断，目前，大部分的故障检测技术都属于保持设备完整性的无损诊断技术。例如，对于煤矿机械设备的外部故障，通过有声全息、渗透、超声及磁粉等检测手段就可以有效地诊断出外部故障。而对于煤矿机械设备内部故障，则可以通过微波、射线以及中子的检测方法来诊断。这种检测技术是需要根据煤矿机械设备的实际情况进行选择，并且需要分析综合数据来共同判断故障的所在。

3.3 实时监测温度诊断技术

煤矿机械设备在工作运行时由于轴承、齿轮的转动肯定会产生一定的热量，这些热量相对应的温度值是有一定范围的，对于容易产生高温的部位和零件，如轴承、齿轮、链条以及滚动体，在这些部分附近可以安装一个温度传感器，这样通过温度传感器来收集其温度的变化，当运行温度超出正常范围时，就可以准确地判断出故障发生的位置并分析出故障的原因，通过这样实时监控温度的技术，维修人员可以通过连续监测的历史数据，根据其变化的规律迅速分析出煤矿机械设备的工作状态是否正常，它的灵敏性、准确性以及可靠性都很强，但是，只能对温度变化进行有效的诊断，还是有一定的局限性，同时，对温度传感器的设计和安装提出了更高的要求。

4 故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用分析

4.1 在高压异步电机设备中的应用

随着时代的发展，电机也在改革和升级，现阶段，在我国煤矿机械设备中大多数应用的都是高压异步电机，面对日益增长的能源需求，煤矿生产都是连续作业的，而且电机的工作环境还不容乐观，在长期的工作运行中，外加一些因素的影响，让电机的绝缘层出现了一定的老化，这很容易产生高压短路事故。为了有效避免高压短路事故的发生，就要对高压异步电机应用故障诊断技术，对电机温绝缘值等参数进行有效的监测。通常都是采用放电诊断法进行检测，因为电机在发生高压短路故障前，通常都会出现局部放电的异常现象，通过监测绝缘状态来预测电机的使用寿命，从而判定电机的工作状态，一旦发现超出可控范围就及时保修，从而保障电机能够充分发挥作用。

4.2 在提升机设备中的应用

在煤矿开采和生产过程中，都会用到提升机，这种煤矿机械设备体积庞大，是大型的煤矿机械设备的一种，提升机一旦发生事故后果不堪设想，是煤矿事故中名列前茅的重大事故，性质十分恶劣。这种设备中应用故障诊断技术可以在不拆卸设备的情况下就高效地诊断出其故障所在位置，利用无损监测技术中的超声波检测技术对提升机进行断面扫描，这样就可以快速精准地找到故障的部位，对其进行及时的维修，这种超声波检测技术可以有效避免提升机事故的发生，还不影响生产。另外，还可以通过油质抽样检测技术对提升机的运行速率进行判定，及时指导该设备的维修和保养工作。

4.3 应用在带式运输机设备中

带式运输机是煤矿机械设备中故障率最高的一种设备，但是，因为它的输送量加大，在煤矿生产中发挥着至关重要的作用，成为煤矿生产中最常见的运输传送设备。而带式运输机最容易发生故障的部位就是驱动滚轮，带式运输机在矿井的恶劣环境中，很容易出现打滑的现象，这样就会让大量的煤矿资源发生堆积，而这种堆积就会让驱动滚轮的温度急速升高，若不及时发现和处理，当温度升到一定程度时就会引燃胶带附近的煤粉，发生爆炸。针对这样的情况，可以将红外热敏温度传感器安装在驱动滚轮的附近，距离要测算精准，利用其检测滚筒表面的温度，其安装简单，敏感度强，测量精准，当检测到的温度值超出正常范围时，就会触发警报装置，同时，也会触发自动洒水装置来进行降温，从而有效避免安全事故发生。

5 结语

煤矿机械设备是确保煤矿生产的重要设施，而且种类繁多、型号各异，根据不同种类的煤矿机械设备来合理选择故障诊断技术，不但有效提升了煤矿机械设备的工作效率，还极大地降低了机械故障的发生率。