煤炭企业电气设备故障识别及安全管理策略

么 娟

（唐山电力建筑安装有限公司，河北 唐山 063000）

引言

科技进步推动时代的发展，尤其是先进新型设备的引入，成为企业提高生产力增加经济收益的重要手段。用于煤炭生产的电气设备也随着时代的发展不断推陈出新。电气设备的维护与管理也很重要，能够保证电气设备正常并且高效的运转，也延长了设备的使用年限，持续为企业创造价值。科学合理的电气设备管理方法是企业发展的必要保障。

1 煤矿电气设备故障原因

随着煤炭企业电气设备的科技含量越来越高，设备管理和故障维修的难度也与日剧增。在煤炭企业的日常生产经营活动中，电气设备的维修与管理尤其重要，想要认真做好设备的维修与管理工作，首先就应该明确故障的发生点，然后针对问题展开后续的维护与管理工作，对症下药才能事半功倍。

煤炭企业电气设备故障的原因主要有：

（1）设备过于陈旧

部分企业因为受到资金方面的限制，设备更新速度相对滞后，导致大量老旧设备还在一线坚持作业，因此在煤炭日常生产中就存在着很大的安全隐患。另外，大量陈旧设备的使用必然会伴随着无休止的管理与维修工作，也需要大量的资金投入，企业更无力大范围的更换新电气设备。

（2）设备检修工作没有落到实处

煤炭企业生产环境复杂且恶劣，对于越来越精细化的电气设备而言无疑是一种考验，在适用过程中设备被磨损的几率大大增加，因此就需要对其进行定期的检查与维修，并且得到足够的重视。但在实际作业中，负责设备管理和维修的工作人员多将注意力放在大型设备上，对于一些小型设备关注度较低，时间一长，故障日积月累便可能引发大的故障和隐患。

2 煤矿电气设备状态识别

鉴于煤矿开采等作业环境均在地下，危险系数较高，因此对电气设备运行的安全稳定性也有极高的要求。作为精细程度比较高的电气设备，一旦其中某一零件出现故障就很可能发生连锁反应，导致其他部位出现运行问题，致使煤矿电气设备运行骤停，严重者甚至引发安全隐患。一旦引发事故首先危及的就是矿井作业人员的生命安全。由此可见，煤矿电气设备的正常运行与否即影响煤矿企业的经营收益又关乎着工作人员的人身安全，因此必须引起高度重视。对于运行中的煤矿电气设备一定要做到实时监控，定时检查，一旦发现运行故障必须立刻采取维修和管理应急措施，不可出现丝毫的马虎和懈怠。

2.1 人工智能技术

互联网与计算机技术的高速发展，令人工智能技术愈发成熟，其中在电气设备中应用比较广泛的有人工神经网络、遗传算法、模糊理论和专家系统等，多种应用方法均可在煤矿电气设备中发挥出巨大的作用，以神经网络的表现最为优秀，其不但自适应性强、收敛性小，而且具有极强的弹性拓扑功能，令信息的高速非线性运算得以顺利实现。

2.2 煤矿电气设备状态识别原理

电气设备在运行的时候都会发出工作信号，这种信号是对设备状态的一种解读，也为后续的管理和维护提供重要的参考依据。考虑到设备工作环境的复杂性，需要分解设备信号，对其进行去噪处理，通过时域和频域获取信号特征然后转换成系统数据，再将其传输到集成神经网络当中。神经网络中的子网络会对信号的有效组合进行多维度状态的判定，然后通过人机接口完成信息的输出。神经网络中的子网络相互之间的相关性非常小，具有完全不同的训练样本，且对输入特征向量没有固定要求，不需要向量间存在相关性，非常适合电气设备。

2.3 基于人工智能技术的煤矿电气设备状态识别方法

（1）设备振动信号特征提取

在日常作业过程中，煤炭电气设备会产生振动信号，信号内的特征信息可以被提取出来用于识别设备当前的运行状态，如图1 所示。

图1 设备振动信号特征提取过程

（2）基于集成神经网络的状态识别

电气设备的管理与维护是煤矿企业日常工作中的重中之重，因此必须实时监测电气设备的运行状态，集成神经网络的应用可以充分满足上述需求。集成神经网络可以被划分成多个层级，各个子网络之间无需过多关联，对子网络进行设定，使其能够融合设备发出的振动信号相同的多种特征，以此来判别设备当下的状态。如图2 所示，是专门为煤矿电气设备设计的串并联混合模式集成神经网络结构图，该结构将神经网络划分为三个层级，目的是提高振动信号的识别精度，为设备的正常运转提供更有效的保障。

图2 设备状态识别

第一层网络主要负责提取煤炭电气设备振动信号，完成信号处理与获得特征数据任务，并进行相对状态子空间的构建；第二层主要负责融合信号特征，从不同侧面对设备状态进行识别；第三层是对全部输入到神经网络的信号完成全局融合同时向上输出，最终通过人机接口输出信号识别结果。

3 煤矿电气设备安全管理案例——以机电运输设备为例

3.1 煤矿机电运输安全的主要影响因素

影响煤炭电气设备安全运输的因素分为客观因素和主观因素两种。井下特殊作业人员、矿井电气设备操作人员因安全意识低和工作疏忽导致的违规操作，即为主观因素；作业环境复杂且恶劣，环境的湿度、地质、空气以及设备自身都存在着不同程度的安全隐患，即为客观因素。但无论那种因素，其都有可能因为一些细小的差错而引发无法预见的安全事故。

3.2 加强煤矿机电运输安全管理的措施建议

（1）加强人员教育培训，增强安全意识

人具有主观能动性，也是安全影响因素中主观因素的主体，因此想要提升矿井机电运输设备的安全管理，就必须从人入手，定期对工作人员进行安全宣传与教育，同时要求所有岗位的员工都熟练掌握电气设备的操作技能，保证安全生产，打造出一支专业技能够硬，安全意识够强的优秀团队。

除了安全意识，专业技能的培训也不可缺少，定期有针对性的开展专项先进技术的培训，为公司培养出一批专业够硬的骨干型人才，工作人员的综合素质提高了，矿井机电运输系统的安全才更有保证。

（2）科学运用机电技术，优化设备管理

影响安全的客观因素中，电气设备自身状况十分关键。通过先进的机电技术，规范机电运输设备在正常作业过程中的执行标准，便能够优先提升其安全水平。

关于煤矿电气设备的日常管理与维护，可采取技术资料归档管理，为日常设备的维护与保养制定科学合理的计划，同时将每次日常养护内容记录整理在册，做到一台设备一存档。档案记录要包括设备老化情况、更新损坏情况以及维修进度跟踪等，为之后的工作提供可靠的参考依据；另外，管理过程中还必须明确安全规程和执行标准，不得随意更改。

（3）强化运输系统控制，保障系统安全

相较于普通电气设备，除了自身的技术保障外运输类电气设备还有比较高的安全要求。以类似于综采工作面的绞车作业为例，在其作业前必须对其全部按钮、制动闸、材料、钢丝绳、声光信号灯、柱以及各个零部件等进行系统性的检查，保证所有按钮均开关顺利，制动闸可正常开合，材料捆绑固定牢靠，钢丝绳无生锈情况，信号灯使用正常，柱子牢固整齐等；绞车启动前要进行信号的发射，同时正确判断承载物品的高度与宽度，确保通行顺利，一旦运行过程中发生货物倾斜的突发情况，需紧急制动，避免安全事故的发生。

（4）完善通风除尘系统，改善作业环境

煤矿井下作业环境不仅复杂而且恶劣，因此必须尽可能改善环境条件，才能减少安全事故的发生。其中通风系统极为重要，过于潮湿的空气会加速设备线路老化的速度，并且十分容易引起短路故障的发生；另外，井下空气中二氧化碳和瓦斯的浓度相对较高，发生意外爆炸的几率相对较高，综合以上因素，井下通风系统的重要性愈加明显。与通风系统相辅相成的是除尘设备，过高的尘埃含量不仅影响着作业人员的身体健康，还会阻碍机电运输设备的平稳运行。

4 煤矿企业电气设备管理的安全策略

4.1 突出重点管理

煤炭开采出来后，需要通过机电运输设备将其转运出来，因此这个环节显得尤为重要。煤炭企业对安全生产事项都会进行非常严格的规定，例如，一个矿井必须配备三台以上的水泵，其中两台是为了保证作业的正常运行，另外一台作为应急备用。如此做法是为了保证一旦出现18 到24 小时极限排水作业时，不会因排水不及时引发安全隐患。此外，还要对水泵设备定期维护与检修，评估其运行状况，保证当井下突发透水问题是能够采取应急方案，保证井下工作人员可以得到及时的疏散。与之类似的还有预防矿井电气监管的防爆电气设备的安全管理。

4.2 建立并完善煤炭生产中的电气设备管理制度

完善煤矿作业中的电气设备管理机制，采取“闭环管理”的模式，力求做到责任到人，在加强内部管理的同时努力改善井下工作环境，保证安全作业。具体做法可从三方面开展：一对用于煤矿生产的电气设备进行定期管理和维护，提升作业人员的综合素质，从意识上重视安全生产，从操作上实现安全作业；二根据煤矿生产的实际情况，制定固定周期的电气设备检查和维护工作内容，减少因设备故障触发的安全隐患；三制定严格的奖惩制度，并且与工作人员的绩效考核联系在一起，使工作人员深刻意识到设备维护与管理是人人有责的事情，并且时刻不能麻痹大意。

安全生产必须落到实处并且将预防作为主要手段的重要工作内容。科学合理的电气设备维护和保养制度，可以有效降低安全隐患，例如定时对设备进行清洁和养护，采取巡回检查和交接班制度，随时对设备的线路、作业项目和时间进行监控等办法，都可以有效消除设备发生故障的隐患，保证安全生产的进度。另外，组织工作人员定期进修学习，增强专业知识，将安全生产铭刻在心里。

结束语

煤炭企业在合理更新换代陈旧电气设备的同时，也要进一步加强对电气设备的维护与管理，从降低企业生产成本投入和减少浪费的角度出发，通过科学合理的维护与管理措施延长电气设备的使用寿命；深化安全管理的理念，让所有从业人员从思想上产生足够的安全意识，这样才能有效避免事故的发生，给企业减少不必要的经济损失，也保证了所有工作人员的人身安全。因此，必须科学规范的维护与管理煤矿电气设备。