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，我國各領域對煤礦資源的需求都不斷加大，這對煤礦企業各項生產設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據獲取系統設計兩個方面做出了詳細的分析和研究，這對改進和優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。

關鍵詞： 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設備，主要應用在煤礦井下最危險、最重要的前端生產環節當中，其運行的安全性和可靠性會對其發展前景產生直接影響。但是就前端生產環節來說，所處的環境十分惡劣，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定性就會大大降低，這會直接影響到煤礦的正常生產，造成其經濟損失。因此，煤礦企業就需要加強分析和研究采煤機的故障診斷工作，提高其生產的穩定性和安全性。

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，最關鍵的就需要準確獲取煤礦井下的客觀環境條件。就煤礦井下環境來說，粉塵多、濕度大，在部分礦井中還會出現高瓦斯的情況，而且就井下工作來說，整個空間也比較狹窄，在具體作業的時候光照度低、光照程度低、機械振動大，相關技術和方法都已經得到廣泛應用，在具體應用的過程中還需要重新設計相關標準，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來說，通常都是設置先進的故障診斷系統，但是就診斷系統還不夠完善，這就導致故障并不能很好的對應故障原因，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據獲取系統設計

（一）采煤機電機電氣數據獲取方案。

采煤機工作環境和數據獲取對象會在一定程度上決定著數據獲取方法，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的數據，同時還需要確保其安全性與可靠性，另外還應該加強對采煤機運行環境的綜合考慮[2]。就數據獲取系統來說，還應該需要滿足以下幾個要求：一是數據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煤礦井下工作環境，同時數據測量范圍要求還需要有效滿足；二是無線傳輸性能要求，在煤礦井下應用數據采集系統，系統在測量的過程中還是處于運動狀態當中，ZigBee無線傳輸網絡就能夠很好的滿足這一需求；三是數據接收中心上位機要求，所接收到的數據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無線傳輸網絡技術。

作為一種低功耗、短距離的無線通訊技術，ZigBee技術是在2002年正式推出，同時在發展的過程中也逐漸制定了相應的標準協議，該技術也越來越成熟。就ZigBee技術來說，其特點主要表現為可靠性、同步性與實時性、靈活性、經濟性等方面。相較于其他近距離通信技術來說，ZigBee技術不僅僅擁有傳統通信技術共同的優異特點，而且就技術方面來說，也具有先天的技術優勢，因而無線傳感器網絡的適用性進一步加強。

（三）煤礦電氣設備技術要求。

1、防爆概念和通用要求。

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

2、本安型電氣設備。

首先就防爆原理來說，本質安全性電氣設備就是采取保護措施或者是電氣設備電路各種參數來限制電路火花放電熱能與能量，這樣在規定故障狀態和正常工作狀態下，所產生的熱效應和電火花也不會將周圍環境中的爆炸性混合物引爆，實現電氣防爆。由此可以看出，本安型電氣設備具有維修方便、造價低、重量輕、體積小、結構簡單、安全可靠等優點，作為防爆電氣設備十分理想。其次就防爆措施來說，為了能夠安全使用本安電氣設備或本安電路，還需要在制造和設計的過程中采取相應的措施，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]。最后是技術要求，本安型電氣設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、電磁兼容性設計。

電磁兼容性指的是在共同的電磁環境下，設備能夠一起執行功能的“共存共容”狀態，電磁兼容標準要求，電氣設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。

結語：總的來說，煤礦企業在生產的過程中，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生故障，這會在一定程度上影響到生產效益，因此煤礦企業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[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，顏衛東，楊健健，郝迎格，魏寶軍，吳淼.嵌入式電牽引采煤機狀態監測系統研制[J].煤礦現代化，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監測與故障診斷系統研發[J].煤礦機械，2012，33（10）：275-277.