故障檢測(cè)診斷技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

劉高峰

摘 要：隨著科技水平的不斷進(jìn)步，煤礦行業(yè)的自動(dòng)化水平也越來越高，機(jī)電設(shè)備在現(xiàn)代礦山生產(chǎn)和建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用與普及。為此，如何提高機(jī)電設(shè)備的維護(hù)管理水平，保證機(jī)電設(shè)備能始終處于良好和安全的運(yùn)行狀態(tài)，并盡量減少和避免故障的發(fā)生，已成為了當(dāng)前機(jī)電設(shè)備管理的主要任務(wù)。其中，故障檢測(cè)診斷技術(shù)是提高煤礦機(jī)電設(shè)備安全性、可靠性的一個(gè)極為重要與有效的措施。

關(guān)鍵詞：煤礦 機(jī)電設(shè)備 檢測(cè) 故障診斷

引言

故障檢測(cè)診斷技術(shù)是一項(xiàng)集合了信息技術(shù)、傳導(dǎo)技術(shù)和電腦技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域?yàn)橐惑w的先進(jìn)技術(shù)手段，近年來在煤礦行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用與普及。當(dāng)前現(xiàn)代化礦井，已然形成了一礦一面和一條生產(chǎn)線的強(qiáng)化集中生產(chǎn)模式，機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化、大型化和重載化程度也不斷提高。為提高煤礦企業(yè)的設(shè)備管理水平，并更好的確保礦山設(shè)備的安全運(yùn)行，迫切需要加強(qiáng)故障診斷技術(shù)的研究與應(yīng)用。本文結(jié)合工作實(shí)際，從故障檢測(cè)診斷技術(shù)的特點(diǎn)出發(fā)，并就故障檢測(cè)診斷技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備安全中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探討。

1、礦井提升機(jī)檢測(cè)與故障診斷

提升機(jī)的故障可分為“硬故障”和“軟故障”兩類，硬故障是指由一些特定的參數(shù)超限表現(xiàn)的故障，該類故障應(yīng)由保護(hù)裝置來解決；而“軟故障”需要許多工況參數(shù)的測(cè)量，并經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)處理才能診斷出來。由于軟故障牽涉變量多，導(dǎo)致故障診斷的準(zhǔn)確率較低。但“軟故障”往往是“硬故障”的前兆，因此對(duì)“軟故障”的及時(shí)診斷和預(yù)報(bào)極為重要。礦井雙筒提升機(jī)松繩現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，而松繩現(xiàn)象常常帶來很大的危害。這里介紹一種簡(jiǎn)單實(shí)用的松繩檢測(cè)裝置。該裝置主要由單片機(jī)和霍爾傳感器組成，其原理是：在提升機(jī)每個(gè)天輪一側(cè)安裝一周小磁鋼，并在適當(dāng)位置安裝霍爾傳感器檢測(cè)兩天輪的轉(zhuǎn)速，在正常運(yùn)行（即無松繩）時(shí)，兩天輪的轉(zhuǎn)速相同，則兩個(gè)傳感器輸出的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)基本相同，該裝置內(nèi)單片機(jī)計(jì)算出的兩天輪的行程差幾乎為零；當(dāng)鋼絲繩出現(xiàn)松繩現(xiàn)象時(shí)，兩天輪的行程不同，該裝置可計(jì)算出兩天輪之間的行程差，當(dāng)行程差達(dá)到預(yù)報(bào)警值時(shí)發(fā)出松繩報(bào)警信號(hào)；當(dāng)行程差達(dá)到保護(hù)值時(shí)，該檢測(cè)裝置發(fā)出控制信號(hào)，使提升機(jī)及時(shí)剎車，起到保護(hù)作用。

2、采煤機(jī)工況檢測(cè)和故障診斷

我國(guó)使用、研究的交流電牽引采煤機(jī)與國(guó)外采煤機(jī)的整機(jī)水平還有相當(dāng)大的差距，主要表現(xiàn)在檢測(cè)范圍很不全而、檢測(cè)參數(shù)較少，基本上無故障診斷功能。為了從根本上改變國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)檢測(cè)水平低、無系統(tǒng)化的故障檢測(cè)診斷功能的落后狀況，原煤炭部將“電牽引采煤機(jī)工況檢測(cè)及故障診斷系統(tǒng)”的研制列入了“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃。該故障檢測(cè)診斷系統(tǒng)主要有：

（1）變頻器通信單元；所用變頻器可檢測(cè)27個(gè)工況檢測(cè)參數(shù)，并有獨(dú)立的液屏，顯示屏，能顯示采煤機(jī)的牽引速度牽引電機(jī)電流、變頻器輸入電壓等參數(shù)，并具有溫度保護(hù)、過壓、欠壓、過流、過載等多種保護(hù)功能。變頻器通信單元的主要功能是將變頻器工述檢測(cè)信號(hào)傳送到工況檢測(cè)及故障診斷中心，由檢測(cè)中心進(jìn)行相應(yīng)的處理，并進(jìn)行中文或圖形方式集中顯示。

（2）工況檢測(cè)及故障診斷單元；該單元嵌入微型計(jì)算機(jī)中，采用Windows 操作系統(tǒng)。該單元與采煤機(jī)控制中心采用接點(diǎn)通信方式，一旦故障診斷單元檢測(cè)、診斷出有故障或事故發(fā)生時(shí)，屏幕立刻顯示出故障類型，并向控制中心發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，由控制中心進(jìn)行相應(yīng)的控制操作，如進(jìn)行聲光報(bào)警或進(jìn)行故障保護(hù)。

（3）檢測(cè)152.4mm 顯示單元；該顯示單元由一塊480 ×640線的彩色液晶顯示屏及有關(guān)電路組成。顯示內(nèi)容包括采煤機(jī)所有工況檢測(cè)參數(shù)、操作及運(yùn)行狀態(tài)報(bào)警提示和故障診斷結(jié)果等。此外還有左、右搖臂檢測(cè)單元；機(jī)身外圍檢測(cè)單元；高壓控制箱檢測(cè)單元三個(gè)主要單元。

3、煤礦機(jī)電設(shè)備機(jī)械故障檢測(cè)與診斷技術(shù)的應(yīng)用

3.1 故障檢測(cè)診斷技術(shù)在礦用高壓異步電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)階段，礦用高壓異步電動(dòng)機(jī)扮演了十分重要的作用，如果其出現(xiàn)故障，不僅會(huì)對(duì)煤礦正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響，而且還會(huì)給煤礦企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。如今，隨著現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，高壓異步電動(dòng)機(jī)的故障檢測(cè)效率大大提升，而且檢測(cè)效果比較理想。高壓異步電動(dòng)機(jī)中常見的故障檢測(cè)診斷技術(shù)包括電流高次諧波檢測(cè)、磁通檢測(cè)和局部放點(diǎn)檢測(cè)。其中，電流高次諧波檢測(cè)不會(huì)受到高低壓的影響，但對(duì)專業(yè)檢測(cè)知識(shí)具有較高的要求，且操作步驟復(fù)雜；磁通檢測(cè)可對(duì)高壓電器故障給予有效檢測(cè)，其對(duì)弱信號(hào)所得到的檢測(cè)效果不理想；局部放電檢測(cè)可以對(duì)高壓電器故障給予準(zhǔn)確的檢測(cè)，但對(duì)低壓電機(jī)設(shè)備故障所得到的檢測(cè)結(jié)果不理想。

3.2 故障檢測(cè)診斷技術(shù)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

提升機(jī)是煤礦生產(chǎn)過程中進(jìn)行煤炭運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，主要負(fù)責(zé)升降人員、日常矸石和原煤的運(yùn)輸、下放材料的任務(wù)，其正常運(yùn)行與否將會(huì)直接影響煤礦的生產(chǎn)效率。通常情況下，提升機(jī)運(yùn)行過程中常見的故障有“軟故障”和“硬故障”兩種。其中，“軟故障”一般是指設(shè)備的工況參數(shù)。因此，在提升機(jī)正常運(yùn)行過程中，要對(duì)其相關(guān)工況參數(shù)進(jìn)行有效控制，并進(jìn)行相關(guān)分析和處理?！坝补收稀币话闶侵笝C(jī)械設(shè)備的相關(guān)參數(shù)已超過了正常運(yùn)行水平，其一般是“軟故障”未得到有效處理后發(fā)生的。由此看來，對(duì)“軟故障”給予準(zhǔn)確的檢測(cè)和診斷具有十分重要的意義，其可從根本上降低“硬故障”的發(fā)生率，從而確保其安全有效運(yùn)行。

3.3 故障檢測(cè)診斷技術(shù)在通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

目前，市場(chǎng)上通風(fēng)機(jī)故障檢測(cè)設(shè)備比較少，常見的是FBCDZ型通風(fēng)機(jī)檢測(cè)儀和FJZ型礦井主風(fēng)機(jī)在線故障檢測(cè)與診斷儀。通風(fēng)機(jī)故障檢測(cè)設(shè)備一般具有16位定時(shí)器2個(gè)、16位監(jiān)視定時(shí)器、多功能接口、高速輸出/輸入接口、8個(gè)中斷源、高效的指令系統(tǒng)、10位四通道A/D轉(zhuǎn)換器及16位中央處理器。

3.4 故障檢測(cè)診斷技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

采煤機(jī)故障是煤礦機(jī)電設(shè)備中常見的機(jī)械故障，其主要原因是中國(guó)大部分煤礦所選擇的采煤機(jī)是國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)，與國(guó)外采煤機(jī)相比較為落后，無法對(duì)采煤機(jī)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行有效檢測(cè)，且檢測(cè)范圍有限，檢測(cè)功能整體性較差。如今，隨著中國(guó)采煤機(jī)整體技術(shù)水平的不斷提升，煤炭企業(yè)借助電牽引采煤機(jī)故障檢測(cè)診斷系統(tǒng)，然后與152.4 mm檢測(cè)單元相結(jié)合可以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)設(shè)備故障的檢測(cè)，有效提高了采煤機(jī)故障的維修效率。

結(jié)束語

我國(guó)煤礦行業(yè)因?yàn)楦鞣N因素，機(jī)電設(shè)備故障檢測(cè)診斷技術(shù)仍處于較為簡(jiǎn)單的階段，推廣應(yīng)用都并不廣泛，在技術(shù)開發(fā)和研究工作的投入力度上還有待加強(qiáng)。同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)與各個(gè)行業(yè)間故障檢測(cè)診斷技術(shù)的交流與合作，并進(jìn)行新技術(shù)的推廣與應(yīng)用，使煤礦機(jī)電設(shè)備的安全性、可靠性得到進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)

[1]李彥峰.煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā).2015（10）.

[2]靳樹軒.煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)探討[J].能源與節(jié)能.2015（01）.

[3]張小玲.煤礦機(jī)電設(shè)備機(jī)械故障檢測(cè)診斷技術(shù)的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)?2014（18）.