探討采煤機電氣部件安全運行與故障診斷方法

肖猛 賀啟錄 魏澎斐 張曉飛 程志剛

摘 要： 近幾年，我國各領(lǐng)域?qū)γ旱V資源的需求都不斷加大，這對煤礦企業(yè)各項生產(chǎn)設(shè)備的要求也大大提高。本文主要是對采煤機電氣部件安全運行與故障診斷概述、采煤機電氣部件故障診斷數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)設(shè)計兩個方面做出了詳細的分析和研究，這對改進和優(yōu)化采煤機電氣部件故障診斷，保證其運行安全提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 采煤機；電氣部件；安全運行；故障診斷方法

【中圖分類號】 TD421 【文獻標識碼】 A【文章編號】 2236-1879（2017）20-0216-01

采煤機是煤礦井下的一個大型生產(chǎn)設(shè)備，主要應(yīng)用在煤礦井下最危險、最重要的前端生產(chǎn)環(huán)節(jié)當中，其運行的安全性和可靠性會對其發(fā)展前景產(chǎn)生直接影響。但是就前端生產(chǎn)環(huán)節(jié)來說，所處的環(huán)境十分惡劣，在具體運行的過程中會受到外界因素的嚴重沖擊，再加上水霧、煤塵等因素影響，采煤機的使用壽命和穩(wěn)定性就會大大降低，這會直接影響到煤礦的正常生產(chǎn)，造成其經(jīng)濟損失。因此，煤礦企業(yè)就需要加強分析和研究采煤機的故障診斷工作，提高其生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性。

一、采煤機電氣部件安全運行與故障診斷概述

（一）采煤機電氣部件故障原因。

在分析采煤機電氣部件故障的過程中，最關(guān)鍵的就需要準確獲取煤礦井下的客觀環(huán)境條件。就煤礦井下環(huán)境來說，粉塵多、濕度大，在部分礦井中還會出現(xiàn)高瓦斯的情況，而且就井下工作來說，整個空間也比較狹窄，在具體作業(yè)的時候光照度低、光照程度低、機械振動大，相關(guān)技術(shù)和方法都已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在具體應(yīng)用的過程中還需要重新設(shè)計相關(guān)標準，取證后也可以下井使用。另外還需要增加額外防護措施，避免落煤等破壞[1]。

（二）采煤機電氣部件故障類型。

就采煤機故障類型來說，主要可以分為液壓故障、機械故障、電氣故障三種類型，其中就電氣故障來說，包括各控制回路、變頻器、電機故障等。就目前國外的煤礦企業(yè)來說，通常都是設(shè)置先進的故障診斷系統(tǒng)，但是就診斷系統(tǒng)還不夠完善，這就導(dǎo)致故障并不能很好的對應(yīng)故障原因，也就表示故障診斷難度大大增加，這對維修人員維修經(jīng)驗和綜合知識的要求也就相對較高。

二、采煤機電氣部件故障診斷數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)設(shè)計

（一）采煤機電機電氣數(shù)據(jù)獲取方案。

采煤機工作環(huán)境和數(shù)據(jù)獲取對象會在一定程度上決定著數(shù)據(jù)獲取方法，為了正確診斷出采煤機電氣部件的故障原因，就需要準確的獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，同時還需要確保其安全性與可靠性，另外還應(yīng)該加強對采煤機運行環(huán)境的綜合考慮[2]。就數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)來說，還應(yīng)該需要滿足以下幾個要求：一是數(shù)據(jù)信息采集傳感器要求，也就是所選取的傳感器需要很好的適應(yīng)煤礦井下工作環(huán)境，同時數(shù)據(jù)測量范圍要求還需要有效滿足；二是無線傳輸性能要求，在煤礦井下應(yīng)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)在測量的過程中還是處于運動狀態(tài)當中，ZigBee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)就能夠很好的滿足這一需求；三是數(shù)據(jù)接收中心上位機要求，所接收到的數(shù)據(jù)信息能夠很好的在上位機界面上顯示出來，其界面的直觀性、形象性都大大增強[3]。

（二）ZigBee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

作為一種低功耗、短距離的無線通訊技術(shù)，ZigBee技術(shù)是在2002年正式推出，同時在發(fā)展的過程中也逐漸制定了相應(yīng)的標準協(xié)議，該技術(shù)也越來越成熟。就ZigBee技術(shù)來說，其特點主要表現(xiàn)為可靠性、同步性與實時性、靈活性、經(jīng)濟性等方面。相較于其他近距離通信技術(shù)來說，ZigBee技術(shù)不僅僅擁有傳統(tǒng)通信技術(shù)共同的優(yōu)異特點，而且就技術(shù)方面來說，也具有先天的技術(shù)優(yōu)勢，因而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的適用性進一步加強。

（三）煤礦電氣設(shè)備技術(shù)要求。

1、防爆概念和通用要求。

由于煤礦環(huán)境具有一定的特殊性，因此煤礦中所使用的電氣設(shè)備都需要設(shè)置相應(yīng)的防爆安全措施，這樣才能夠確保電氣設(shè)備在運行的過程中不會引起周圍爆炸性混合物爆炸，所使用的相關(guān)設(shè)備就被稱為防爆電氣設(shè)備。在不同的爆炸性環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境當中，相關(guān)部門也針對性的制定了相應(yīng)的設(shè)備設(shè)計制造標準。

2、本安型電氣設(shè)備。

首先就防爆原理來說，本質(zhì)安全性電氣設(shè)備就是采取保護措施或者是電氣設(shè)備電路各種參數(shù)來限制電路火花放電熱能與能量，這樣在規(guī)定故障狀態(tài)和正常工作狀態(tài)下，所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電火花也不會將周圍環(huán)境中的爆炸性混合物引爆，實現(xiàn)電氣防爆。由此可以看出，本安型電氣設(shè)備具有維修方便、造價低、重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠等優(yōu)點，作為防爆電氣設(shè)備十分理想。其次就防爆措施來說，為了能夠安全使用本安電氣設(shè)備或本安電路，還需要在制造和設(shè)計的過程中采取相應(yīng)的措施，這對本安電路安全性能的提高具有重要作用，但部分電氣設(shè)備或電路對性能和功率的要求也比較高，這就還需要提高本安電路的使用功率[4]。最后是技術(shù)要求，本安型電氣設(shè)備外殼通常都是采用合金、塑料、金屬等材料，這不僅僅要求外殼強度，同時還應(yīng)該具備一定的防外物、防水以及防塵能力，而且就電源來說，本安型電氣設(shè)備所使用的電源主要包括獨立電源和外接電源兩種類型。

3、電磁兼容性設(shè)計。

電磁兼容性指的是在共同的電磁環(huán)境下，設(shè)備能夠一起執(zhí)行功能的“共存共容”狀態(tài)，電磁兼容標準要求，電氣設(shè)備在運行過程中不會受到外界不良電磁的干擾，同時也不會過度敏感。

結(jié)語：總的來說，煤礦企業(yè)在生產(chǎn)的過程中，由于受到各方面因素的影響，在電氣部件運行的過程中很容易發(fā)生故障，這會在一定程度上影響到生產(chǎn)效益，因此煤礦企業(yè)就需要分析和研究采煤機電氣部件故障，并及時的采取相應(yīng)的措施來有效改進，提高采煤機運行的安全性和可靠性，進而有效提高其經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 王桂梅，朱佳偉，張令.基于單片機的采煤機端頭站控制系統(tǒng)[J].煤礦機械，2013，34（10）：214-215.

[2] 李赟恒，陳恒，張莉娜.采煤機電氣部件的可靠性研究與分析[J].機械工程師，2013，（05）：60-61.

[3] 姜海，顏衛(wèi)東，楊健健，郝迎格，魏寶軍，吳淼.嵌入式電牽引采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研制[J].煤礦現(xiàn)代化，2013，（02）：72-74.

[4] 丁志勇.新型高效電牽引采煤機嵌入式健康狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)研發(fā)[J].煤礦機械，2012，33（10）：275-277.