有關故障診斷技術于煤礦綜掘機械設備維修的應用研究

張化乾

(河南能源化工集團永煤公司新橋煤礦機電科,河南商丘 476600)

有關故障診斷技術于煤礦綜掘機械設備維修的應用研究

張化乾

(河南能源化工集團永煤公司新橋煤礦機電科,河南商丘 476600)

煤礦綜掘機械設備是煤礦生產的重要組成部分,將會對煤礦生產質量和效率產生直接影響,所以,做好煤礦綜掘機械設備的維修工作便顯得尤為重要了。本文圍繞故障診斷技術于煤礦綜掘機械設備維修中的應用進行相關研究,首先闡述了做好煤礦綜掘機械設備維修工作的意義,其次介紹了幾種常用的故障診斷技術(礦井提升機檢測技術、振動與噪聲檢測技術、無損檢測技術、油液磨屑分析檢測技術),最后討論了煤礦綜掘機械設備診斷專家系統的構建與應用。

故障診斷技術 煤礦綜掘機械設備 維修 應用

1 做好煤礦綜掘機械設備維修工作的意義

隨著社會經濟水平的不斷提高，人們對煤炭的需求量也是與日俱增，然而煤炭大部分深埋地下，其開采工作往往需要借助各種煤礦機械設備，由此可見，煤礦機械設備是保障煤炭開采工作順利進行和安全進行的重要條件[1]。現如今，我國煤礦開采工作已經由傳統的人工方式漸漸過渡到更為先進的機械化方式，然而在實際開采工作中，煤礦機械全天運轉情況相當常見，普遍處于超負荷狀態，這將會給煤礦機械的工作性能帶來一定的影響，甚至埋下安全隱患，因此，重視和做好煤礦挖掘機械設備維修工作便顯得尤為重要了。

2 常用的故障診斷技術

隨著科技水平的不斷提高，我國煤礦行業普遍邁入了機電一體化行列，煤礦綜掘機械設備在煤礦生產中得以廣泛應用。該類機械設備的廣泛應用給相應的故障診斷技術提出了更高的要求。目前，我國煤礦綜掘機械設備的故障診斷技術主要有礦井提升機檢測技術、振動與噪聲檢測技術、無損檢測技術、油液磨屑分析檢測技術等[2]。下面一一進行詳細介紹。

2.1 礦井提升機檢測技術

礦井提升機故障主要有兩種，一種是硬故障，另一種是軟故障。硬故障指的是由固定參數異常而導致的故障，一般借助相應保護裝置即可解決；軟故障檢測工作需要借助專業的分析軟件，然而受成因多樣的影響，其診斷準確率有待提高。由軟故障可對硬故障進行相應的預測，所以，重視設備的軟故障診斷工作具有相當積極的意義。在煤礦開采中，提升機屬于不可或缺的組成部分，所以，應盡可能地保障提升機的運行安全系數，這也是相關科研人員主要攻關的部分，為該設備的故障診斷設計了一系列設備裝置，如ASCC控制系統裝置便是其中的代表[3]，該裝置能夠對提升機的各項運行參數展開全天候的實時監控，同時提供預警服務，另外，當提升機出現制動失靈等故障時可快速對其保護，效果較為理想。

2.2 振動與噪聲檢測技術

所謂振動與噪聲檢測技術指的是，將檢測設備安裝在煤礦綜掘機械設備的適當位置，對其工作狀態下的振動以及噪聲信息加以收集和分析，從而實現對設備工作狀態的有效評價以及相關故障的及時有效預警。振動與噪聲檢測技術原理簡單且比較實用，因而在煤礦行業中得以廣泛應用。

2.3 無損檢測技術

無損檢測技術憑借自身的諸多優勢在多個行業獲得了良好應用，其突出優勢在于能夠在不破壞煤礦綜掘機械設備的條件下對其內部故障進行診斷和分析。對設備的表面故障進行診斷時，一般采用滲透檢測法或超聲波檢測法；對設備的內在故障進行診斷時，一般采用微波檢測法或射線檢測法。在運用無損檢測技術之前，首先要做的工作是明確選擇哪一種無損檢測技術，所以，應對煤礦綜掘機械設備的制作材料進行仔細分析和準確確定。除此之外，其他比較常見和常用的無損檢測技術還包括電氣檢測技術以及濕度檢測技術等。隨著微電子技術和大(超)規模集成電路技術的不斷發展，小波分析診斷技術和計算機遠程協作診斷技術憑借自身優異性能在煤礦綜掘機械設備診斷領域得以廣泛應用[4]，在很大程度上保障了該類設備的工作性能和延長了該類設備的使用壽命。

2.4 油液磨屑分析檢測技術

油液磨屑分析檢測技術的原理是，從煤礦綜掘機械設備的液壓系統或潤滑系統中抽取一定量的油液，借助以光譜分析為代表的油液分析技術對油液中含有的微粒變化進行精準確定，進而找出故障，最終實現對整臺設備的健康狀態的科學判斷和確定。

3 煤礦綜掘機械設備診斷專家系統的構建

專家系統是一種以知識為基礎的且具有一定智能化特點的故障診斷技術的應用系統，憑借知識以及推理過程，對那些高難度問題進行快速且準確的求解[5]。

煤礦綜掘機械設備診斷專家系統指的是，借助不同類型的診斷知識對監測裝置收集到的一系列信息予以分析和處理，從而實現對設備當前工作狀態進行科學判斷和嚴謹推理的軟件系統。當設備出現不正常狀況時，診斷專家系統便會根據相關信息進行推理和判斷，從而確定故障原因，并確定故障的具體位置，最終提供診斷過程的關鍵解釋以及故障解決措施，在設備故障萌芽階段進行主動地預防式維修。診斷專家系統的應用能夠為設備的安全運行、穩定運行、長周期運行、全性能運行以及優質運行提供堅實的技術以及管理保障。某煤業公司綜掘機械設備診斷專家系統以設備工作狀態以及計算機網絡構成為基礎依據，同時將數據庫技術以及．NET技術用作設計開發手段，采用常規的C/S架構模式[6]，能夠實現對所有在役機械設備的有效覆蓋，主要由設備綜合管理模塊、故障診斷模塊、維修助手模塊以及預警提醒模塊等組成。

3.1 設備綜合管理模塊

設備故障診斷工作需要足夠的關于設備狀態的準確數據，換而言之，需要獲得充足的數據以供分析和決策，這就是所謂的設備數據綜合管理。這一模塊系統管理和存儲機械設備的如下信息：(1)設備資產清單；(2)設備臺賬圖紙；(3)設備設計數據；(4)設備安裝狀況及系統圖；(5)維修歷史數據；(6)設備變更與維修記錄；(7)設備狀態監測與診斷數據；(8)事故及異常記錄；(9)測點設置；(10)設備可靠性狀態統計分析等。

3.2 故障診斷模塊

故障診斷模塊的功能主要包括兩大方面：(1)專家庫維護。維護專家庫內收集的各種知識以及經驗，即有效維護選定設備所對應的征兆庫、故障庫以及二者之間所對應的邏輯關聯；(2)診斷推理。對選定設備展開相應的故障診斷，推理方式主要包括三種，一是正向推理，二是反向推理，三是正反向混合推理，最終立足于推理結果提供針對性的維修措施。

3.3 維修助手模塊

維修助手模塊中以分門別類的方式科學存放了設備信息、維修信息、專家信息以及應急預案在內的所有信息和數據，肩負著規范統一管理設備全部信息的重任。在有需要的情況下，可以通過該模塊及時且準確地找到相關資料，主要包括：(1)設備說明書；(2)設備性能參數；(3)設備圖片；(4)設備圖紙；(5)設備視頻；(6)維修作業標準；(7)維修技術標準；(8)維修方法；(9)專家資料；(10)應急預案的能夠。維修助手模塊為煤礦綜掘機械設備的安裝工作、維護工作、調試工作以及檢修工作等提供了有效的技術支持以及操作幫助。

3.4 預警提醒模塊

預警提醒模塊的功能主要包括兩大方面：(1)故障預警。結合在線監測設備提供的一系列性能數據對選定設備發生的故障予以及時且準確的預警，以便提前采取針對性的應對措施；(2)維修提醒。結合選定設備所對應的維修周期，提醒相關人員在規定的時間內對設備進行相應的維護或維修。對單一設備進行維修時，應在參考其運行方式以及維修方式的基礎上，合理運用技術經濟分析方法，對維修費用等進行綜合評估，形成和提供最合理的維修決策報告。

4 煤礦綜掘機械設備診斷專家系統的應用與分析

煤礦綜掘機械設備診斷專家系統在該煤業公司得以實踐應用，能夠對所有設備資源以及技術資源予以統一集成管理，進一步完善了既有的綜掘機械設備管理體系，在很大程度上精簡了綜掘機械設備的管理以及維護過程，并實現了對故障的智能化診斷，如此一來，大幅提高了綜掘機械設備管理質量，使得企業安全生產管理工作邁入了一個新的臺階，為企業創造了更高的經濟效益和社會效益。

然而，智能診斷專家系統在取得不錯應用成績的同時，也表現出了一定的局限性，主要包括以下幾個方面：(1)故障診斷的準確度在很大程度上依賴知識庫中的專家知識豐富程度以及專家知識水平高低；(2)知識庫的建立工作存在一定的困難，部分經驗很難甚至無法采用形式化的方式進行描述；(3)當系統規模擴展到一定階段之后，將會面臨以“組合爆炸”為代表的一系列問題；(4)推理效率不高，自學功能以及自適應功能還有待加強。

5 結語

對于煤礦企業而言，煤礦綜掘機械設備屬于不可或缺的組成部分，發揮著十分重要的作用，所以，煤礦企業應關注該類設備的正常運行和安全運行，換而言之，應積極采用先進的故障診斷技術以實現對該類設備的及時有效維修。只有如此，才能發揮該類機械設備的最大效能，為企業創造更大的經濟效益和社會效益。

[1]陳志達,張潔.煤礦機械設備故障診斷技術探討[J].電子制作,2013,21:198.

[2]陳文龍.故障診斷技術在煤礦綜掘機械設備維修中的應用與探討[J].中小企業管理與科技(下旬刊),2011,12:294.

[3]樊明,孟慶林. 煤礦機械設備的使用維修和故障診斷[J].煤礦機械,2013,01:280-282.

[4]王智萍.煤礦機械設備的故障診斷及維修技術探析[J].煤炭技術,2013,08:246-247.

[5]左華貞.振動監測故障診斷技術在大型機械設備上的應用[J].技術與市場,2013,07:95-98.

[6]張志華.試析煤礦機械設備故障診斷與維護[J].能源與節能,2014,05:45-46.