采煤機的故障分析與診斷及其發(fā)展趨勢

魏晉萍（山西省雁北煤炭工業(yè)學校，山西　大同　037005）

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采煤機的故障分析與診斷及其發(fā)展趨勢

魏晉萍
（山西省雁北煤炭工業(yè)學校，山西大同037005）

摘要：為提高采煤機作業(yè)壽命及效率，需對采煤機常出現(xiàn)的故障進行分析和診斷，一般常見的方法有溫度檢測、鐵譜分析及故障診斷專家等，常見的故障分析及診斷系統(tǒng)存在一定的局限性，因此限制其相對的應用區(qū)間，近年來，采煤機診斷系統(tǒng)發(fā)展趨勢逐漸向人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合于專家系統(tǒng)共同精確診斷方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：采煤機；故障分析；診斷；發(fā)展趨勢

0　前言

采煤機是煤礦業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)至關(guān)重要的設(shè)備之一，整個復雜的構(gòu)成系統(tǒng)中包括機械、電子電氣及液壓傳動系統(tǒng)［1］。盡管采煤機整個系統(tǒng)在設(shè)計過程中考慮到很多實際應用的問題，但在煤礦作業(yè)過程中將面臨相當惡劣的操作環(huán)境，影響采煤機零部件的磨損，降低整個機器的壽命。因此，為提高采煤機的作業(yè)壽命及效率，需要提出整套完整的故障分析與診斷系統(tǒng)。

1　采煤機常見故障

1.1采煤機液壓系統(tǒng)故障

采煤機在作業(yè)過程中出現(xiàn)故障情況最為頻繁的就是液壓系統(tǒng)。盡管在采煤機中設(shè)有自動調(diào)控等裝置，但在實際操作過程中依然會發(fā)生很多故障［2］。發(fā)生故障的原因錯綜復雜，很難進行及時的診斷與分析。液壓系統(tǒng)故障的最常見的情況是由于油液污染而引起的，例如常出現(xiàn)的情況有雜質(zhì)混入油液中導致泵和馬達不能進行正常工作，造成系統(tǒng)出現(xiàn)功能性障礙。常導致其它故障出現(xiàn)的原因有系統(tǒng)壓力、密封及流量等問題。

1.2采煤機常見的機械故障

采煤機在作業(yè)時，牽引行走輪負載較大且受力不對稱，所以支撐軸會發(fā)生一定程度的磨損或是破裂。損壞的支撐軸會影響到其它鏈輪軸和鏈輪等零部件的壽命，作業(yè)時間較長會導致整個機械部分壽命降低［3］。采煤機受力較大的部位之一是搖臂部位，作業(yè)過程中搖臂部位的頻繁操作以及潤滑狀況不良，會非常容易致使軸承發(fā)生一定程度的破壞。隨著作業(yè)時間的累積，軸承會發(fā)生嚴重故障，進而影響工作的進度。當然，除軸承故障處負荷過大引起意外，常見的情況有使用潤滑劑不當，安裝軸承位置不正確等，都會引起軸承故障。常見的機械故障還有聯(lián)結(jié)有一定程度的松動導致整個傳動系統(tǒng)發(fā)生故障，引起局部溫度過高，引起零部件損壞，致使整個采煤機系統(tǒng)發(fā)生故障。

2　故障診斷方法

2.1參考故障歷史記錄診斷法

根據(jù)采煤機系統(tǒng)的組裝原理結(jié)合故障出現(xiàn)位置，進行進一步分析。首先，對局部出現(xiàn)的故障問題相關(guān)聯(lián)的所有元器件和對應的系統(tǒng)進行分析，同時參考采煤機維護手冊來找到問題的癥結(jié)所在之處，采取相應的的解決措施。同時，將導致故障的原因和相應的解決措施都記錄成冊，經(jīng)過長時間的歸納和總結(jié)便可以得到一個故障診斷歷史記錄薄。當再次出現(xiàn)相同的故障，便可以通過簡單的故障分析和診斷輕易的找出相應的問題，采取對應的措施，提高診斷效率，節(jié)省排查時間，提高煤礦作業(yè)工作效率。此種方法的優(yōu)點是遇到相同的情況，能夠進行精確的故障位點定位，并提出相應的解決方案。缺點是單純的憑靠經(jīng)驗積累，需要建立很大的故障歷史記錄庫。

2.2機械故障診斷法及液壓系統(tǒng)診斷法

在采煤機進行煤礦作業(yè)過程中，機械系統(tǒng)故障的出現(xiàn)對煤礦生產(chǎn)有非常大的影響。對采煤機機械故障診斷的方法有振動、噪聲及溫度等監(jiān)測診斷方法。溫度檢測診斷法是一種比較靈敏、快速、正確、有效的監(jiān)測手段。例如，系統(tǒng)中摩擦零附件發(fā)生異常，磨損速率就會增加，通過溫度監(jiān)測更為直接，相比于油樣分析和磨損判定分析。監(jiān)測處狀態(tài)可以通過定點在線溫度進行診斷，最終找到故障發(fā)生的精確位點。常見的軸承故障診斷也通過軸承溫度和傳動箱的油溫進行連續(xù)監(jiān)測，觀察并分析變化趨勢，發(fā)現(xiàn)故障以及推測故障發(fā)生的可能性。

在常發(fā)生故障的液壓系統(tǒng)，可以加測各部分的溫度與壓力。在液壓的各部分功能的原件位置分布設(shè)置溫度與壓力的線監(jiān)測點。根據(jù)溫度和壓力的場分布快速對故障源進行診斷，精確找出相應的位置，判斷導致故障的因素。同時，還可以采用油樣分析來定期檢查系統(tǒng)的污染情況，防止重大故障的發(fā)生，保證系統(tǒng)安全、有效率的工作。

2.3采煤機故障診斷專家系統(tǒng)

如果采用速度較快的診斷方法快速的判斷復雜性和隱蔽性的采煤故障系統(tǒng)，具有一定的難度。但專家系統(tǒng)通過專業(yè)的知識和模擬過程能夠快速的找到故障的癥結(jié)所在之處，專家系統(tǒng)較為專業(yè)主要是因為有強大的專業(yè)知識體系。最近，運用于非常精確的專家系統(tǒng)對采煤機進行故障診斷，已經(jīng)在國內(nèi)成為一種趨勢。影響專家系統(tǒng)的重要因素取決于專家系統(tǒng)內(nèi)部知識庫的儲藏以及通過實際經(jīng)驗積累的知識框架結(jié)構(gòu)。建立和模擬許多故障，通過儲存的數(shù)據(jù)最終提出較為權(quán)威的診斷結(jié)果。

3　故障診斷方法的發(fā)展趨勢

局限于傳統(tǒng)的故障系統(tǒng)監(jiān)測手段，很難在以后復雜的煤礦作業(yè)過程中精確的找到故障的癥結(jié)所在之處。目前診斷煤礦機故障系統(tǒng)的發(fā)展趨勢為三種診斷方式相互結(jié)合，最終可以很快的定位并解決問題。常見的診斷系統(tǒng)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和專家系統(tǒng)相互結(jié)合，專家系統(tǒng)在診斷過程中發(fā)揮主要的作用或是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在在診斷過程中發(fā)揮主要的作用，也常常會用到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和專家系統(tǒng)相互結(jié)合，發(fā)揮出更好的好的診斷效果。通過強大的專業(yè)知識系統(tǒng)庫和敏感的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相結(jié)合，作為一種新型合理化、有效化的診斷方式，解決在煤礦作業(yè)過程中頻繁出現(xiàn)的重大的故障系統(tǒng)問題。

4　結(jié)論

采煤機作為煤礦業(yè)生產(chǎn)過程中重要的環(huán)節(jié)，由于頻繁的操作過程引起較為明顯的故障問題。盡管采煤機整個系統(tǒng)在設(shè)計過程中考慮到很多實際應用的問題，但在作業(yè)過程中將面臨相當惡劣的操作環(huán)境。惡劣的操作環(huán)境，最終影響采煤機零部件的磨損，降低整個機器的壽命。因此，為提高采煤機的作業(yè)壽命及效率，需要提出一整套完整的故障分析與診斷系統(tǒng)。

參考文獻：

［1］張建偉，張長合.淺析采煤機診斷故障及診斷方法［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2012（26）:120-124.

［2］Lei S，Wang ZB， Liu XH， Tian C， Liu Z， Xu J. Identification of shearer cutting patterns using vibration signals based on a least squares support vector machine with an improved fruit fly optimization algorithum ［J］.Sensors. 2016（16）:90. ［3］倪松松，陽寧，李力，丁恩杰.基于擴展故障樹的采煤機故障診斷專家系統(tǒng)研究［J］.礦冶工程，2015（35）:15-19.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.083