煤礦機電設備健康管理系統關鍵技術要點

劉建忠

（神木縣隆德礦業有限責任公司，陜西 神木 719302）

當下煤礦企業在生產過程中容易出現因機電設備故障而導致的安全事故，因此有必要針對煤礦機電設備健康管理系統關鍵技術要點進行分析，從而強化機電設備健康安全管理，為煤礦企業安全生產提供有力的保障。

1 煤礦機電設備健康管理系統概念及應用意義

煤礦機電設備健康管理系統簡單來說就是以網絡技術及現代維護理論為基礎，通過結合對電子商務的分布性、在線性、服務性的利用，借助來自WEB技術的支持，使得設備維護更加的智能化、網絡化及遠程化，通過相關資源的整合維護優化，從而實現煤礦機電設備健康管理的一種智能化服務管理系統。

煤礦企業對煤礦機電設備健康管理系統應用意義一般表現為3個方面：①煤礦企業平穩運行的前提條件是能夠進行安全的生產，通過對煤礦機電設備健康管理系統的應用，可以有效提升煤礦機電設備健康管理工作的質量，從而有效避免了因煤礦機電設備故障問題而導致生產安全事故的發生。②當下的很多煤礦企業在進行相關的機械化生產時仍是以人員動手操作為主，通過對煤礦機電設備健康管理系統的應用，可以實現對機械設備的維護與保養，降低機械設備發生故障的概率，從而保證了操作人員的權益與生命安全。③機械設備的正常運行與煤礦企業的生產效益息息相關，若煤礦機電設備缺乏必要的保養與維護，則會使煤礦機電設備的故障發生率大大增加，從而影響煤礦企業的生產效率，進而對煤礦企業的經濟效益造成不利的影響，而通過對煤礦機電設備健康管理系統的應用，可有效避免上述問題的發生，從而提升煤礦企業的經濟效益。

2 煤礦機電設備健康管理系統點檢制度

點檢制度作為煤礦機電設備健康管理系統關鍵的技術之一，可以在對煤礦機電設備的健康預測時提供有力的數據信息支持。點檢制度顧名思義，就是在一定的周期內，按照一定的標準對煤礦機電設備規定的部位進行檢查，從而可以提前發現設備存在的故障隱患，并及時地進行維修保養，從而有效保證設備相應功能能夠正常發揮，這種技術的應用一方面可以降低故障的實際發生率，通過定期檢查維護將設備的故障隱患扼殺在萌芽之中，另一方面可以降低維修成本，避免設備處于“欠維修”或“過維修”狀態下，造成維修資源與成本的浪費，其主要的技術要點如下：

（1）選擇點檢位置。檢測設備的運行狀態之前，需要結合設備的特點，對設備的位置進行科學合理的選擇，首先在監測點位置選擇方面要遵循設備關鍵部位及劣化部位的優先選擇原則，以對軸承的振動信號檢測為例，需要從軸向、垂直方向、水平方向三個方向對軸承進行相應的測定。值得注意的是，在完成檢點的選擇后，要做好標記，從而確保后續的檢測都在同一個位置。

（2）選擇點檢參數。針對于大多數的機電設備，在采集的信號方面，主要包括聲音、溫度、振動三方面的數據，其中在機電設備中重要的點檢參數是振動數據，不同的機器工作性質、結構、轉速都不相同，需要采用不同的振動物理量來描述不同的機器，反應振動由振幅、頻率、相位組成基本的參數，其中對于振幅的描述主要由三個物理量來表示，即加速度、速度與位移。此外，在參數的選擇中，溫度也是重要的組成之一，因此在點檢中還要做好對溫度的測量，測量方式一般分為兩種，一種是接觸式測溫，另一種是非接觸式測溫。

（3）確定點檢周期。依據相應安全性的要求進行點檢周期的確定。一般進行檢點的主要目的是對機械設備通過提前的檢測及時發現其中存在的潛在故障，并采取相關措施將故障隱患清除掉，避免故障隱患進一步惡化形成功能性的故障，使得機電設備的故障發生率處于可控范圍內，從而提升了機電設備的健康及安全性。煤礦機電設備維修周期用TC進行表示，而機電設備有潛在故障轉化為功能性故障需要的時間用T表示，顯然為了保障機電設備的安全性，TC要小于T，即對煤礦機電設備的檢修周期要小于煤礦機電設備故障轉化為功能性故障需要的時間，在實際檢測的過程中一般取TC為T的四分之一及以上，從而利用多次的維修檢測避免出現漏檢的情況發生。

在煤礦機電設備發生功能性故障對設備安全性造成影響時，以pc表示機電設備可接受的故障發生率，p表示一次檢測出煤礦機電設備潛在故障隱患率，那么煤礦機電設備由混合在故障發展在為功能故障所需時間T內的檢測次數用n表示為

由（1）推導出：

那么煤礦機電設備的檢測周期TC為：

依據維修成本費用最小原則進行維修周期的確定。有些煤礦機械設備可以遵循最小維修費用原則來確定維修檢測周期TC，但這類煤礦機電設備需要具備下列條件：一是其設備零部件的功能故障對煤礦機電設備自身的安全不會造成危及損害，二是對煤礦機電設備故障性維修所需的費用要遠大于對煤礦機電設備預防性維修所需的費用，并且煤礦機電設備的潛在故障能夠在維修檢測的過程中被發現。

若煤礦機電設備在進行周期性檢測的過程中對煤礦機電設備存在的潛在故障能夠及時發現，并且發現的故障也能夠通過一系列措施及時被消除，那么就可以斷定，在一定單位時間內，檢測的次數越多，煤礦機電設備出現功能性故障的概率越小，用檢測次數n來表示煤礦機電設備的故障概率為

其中k為比例系統，表示在單位時間內進行一次檢測時的故障概率，那么檢測周期T可以用下列公式表示：

可以假設用Cf表示煤礦機電設備事后維修的平均維修費用成本，用Cc表示平均檢測費用成本，那么煤礦機電設備在一個周期內的檢測維修總費用為：

令dCn/dn=0可以得出：

在具體選取點檢測方法時，對于較為一般的、普通的煤礦機電設備或相關機械系統用“依據維修成本費用最小原則進行維修周期的確定”方法來進行相應的維護檢測。而對于很關鍵的煤礦機電設備或相關機械系統則采用“依據相應安全性的要求進行點檢周期的確定”方法來進行相應的維護檢測。

3 對點檢數據的趨勢預測

最小二乘支持向量機。1995年Cortes等提出了一種機器算法，即支持向量機（support vector machine,SVM），其算法的基礎是統計學理論，很好地解決了小樣本、高位模式識別等實際的問題，使得學習方法的推廣能力得以大大提升，已逐漸成為當下機器學習領域新熱點，在分類、函數逼近與時間預測方面得到了成功的應用。這一方法最大的優點是結構較為簡單，使規模較大的問題能在較短的時間內得到妥善解決。

建立預測模型。可以采用煤礦機電設備在檢點過程中得到的數據序列預測其未來的走勢，從而驗證最小二乘支持向量機方法的實效性。可以以大柳塔煤礦921膠帶輸送機高速軸非驅動端溫度作為點檢參數進行研究，并實現預測模型的建立。采用預處理方法提升模型預測精度，為避免數據范圍大的屬性控制數據范圍小的屬性，可對數據進行歸一化處理。最后通過相應的比較可以發現，預測值與真實值之間誤差較小，具有比較相近的走勢趨勢。

4 結語

綜上所述，通過對煤礦機電設備健康管理系統的關鍵要點進行分析，對進一步促進煤礦安全生產具有重大的意義。煤礦機電設備健康管理系統的誕生，有力提升了機電設備維護力度，降低了維護成本，為煤礦企業安全生產管理奠定了堅實的基礎。

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［2］張平.試論煤礦機電設備的健康管理系統［J］.時代報告：學術版，2015，（12）：224.