綜采工作面采煤機故障診斷與應對方法

韓偉峰

（河南大有能源股份有限公司耿村煤礦，河南三門峽 472431）

1 采煤機工作原理

動力系統是采煤機的核心部位，采煤機在動力系統的牽引作用下可以實現采煤機的正反牽引以及停牽引。根據滾筒的數量可以將采煤機分為雙滾筒采煤機和單滾筒采煤機。圖1 中a圖是采煤機通過滾筒進行煤的輸送，運行在采煤機的下面；b 圖顯示的是采煤機的裝煤工作，這種工作原理的采煤機屬于單筒采煤機；c 圖顯示的是雙筒采煤機，采煤機中首尾進行雙向采煤。雙滾筒采煤機的兩個滾筒分別位于采煤機的兩側，位于前面的滾筒主要負責頂煤的切割，位于后面的滾筒主要負責底煤的切割，兩個滾筒的旋轉方向相反。

2 采煤機常見故障原理研究

采煤機由于結構復雜，采煤機的故障通常分為電氣故障、機械故障和液壓設備故障等3 種類型。

2.1 采煤機電氣裝置故障機理探究

采煤機的常見故障出現在啟動電路、傳感器、電機、遙控器、升降裝置、變頻器等部位。各個部位的故障現象以及故障分析如表1 和表2 所示。

圖1 采煤機工作原理

常見的電氣故障為牽引機不牽引。采煤機不牽引是電牽引采煤機最為頭疼的故障。電牽引采煤機采用的是三相電流，采煤機的變頻控制功能由采煤機的電機實現，通過改變電源頻率感應的方式實現對牽引速度的控制。在電牽引采煤機的變頻控制器內部電氣半導體器件十分多，采煤機在工作過程中會產生大量的熱，這些熱會導致電氣元件性能降低，出現故障。采煤機的工作環境通常比較惡劣，采煤機在工作過程中，采煤機所受沖擊載荷較大，電氣組建負荷較高，電壓電流不穩定。這些會導致電壓電流不穩定，導致變頻器熔斷器燒毀或者燒毀晶閘管續流二機管等，從而導致采煤機的變頻器出現故障。

表1 端頭站、遙控器故障現象與故障分析

表2 瓦斯斷電儀或者傳感器故障分析

2.2 采煤機機械裝置故障機理

煤礦中的采煤機結構比較復雜，并且工作環境較為惡劣，因此非常容易導致其出現機械故障，其中最容易出現故障的部件是齒輪和軸承。

（1）齒輪故障。齒輪故障常見的形式有齒輪面磨損、齒面接觸疲勞等。齒面磨損的主要原因是由于其運轉時間太長，導致附著于上面的潤滑油潤滑效果下滑，進而使其機械設備之間出現機械磨損。齒輪處于運轉狀態時，一直是機械設備發生咬合，因此一旦潤滑油油質不好或者潤滑油潤滑效果下滑必然會導致齒輪出現磨損。一旦出現潤滑油缺失，長時間的機械磨損必然導致齒輪的溫度上升，很容易導致齒輪表面發生擦傷，產生剪應力，甚至出現齒輪碎裂，從而引起采煤機設備出現故障。

（2）軸承故障。采煤機的軸承出現故障主要存在兩種形式：噪聲和溫度過高。如果采煤機在工作時軸承發出異響，可以初步確定采煤機的軸承出現了故障。此時應該立即停止采煤機的運轉，及時修復軸承，保證采煤機安全運行。如果采煤機工作時間過長，潤滑效果必然降低，必然引起軸承的機械摩擦，從而會產生一定的噪音。如果采煤機的軸承驅動負載過大，很可能引起采煤機的溫度過高，由于熱障冷縮作用導致軸承出現故障。

2.3 采煤機液壓裝置故障機理分析研究

（1）過濾器堵塞，液壓系統泄漏。過濾器堵塞是采煤機的液壓裝置的常見故障。液壓油混入機械雜質后，非常容易導致過濾器堵塞。因此，采煤機在使用時應該經常對過濾器進行清理。一旦機械雜質進入過濾器后，機械雜質將進入液壓系統，使有些液壓元件受到損害，從而導致系統泄漏。為了避免這一情況的發生，應該定期對其進行檢查。

（2）低壓表的壓力不下降。低壓表的壓力無法下降大多數是由于液壓制動回路的剎車閥失靈或者是主回路油液里面污染物使閥芯蹩卡，造成制動閘油路不通，壓力油無法進入制動閘，從而使其處于制動狀態，此時系統可能產生不正常的聲響。這種情況的處理方法是修理或更換剎車閥。

3 采煤機常見故障的診斷方法與應用

3.1 溫度監測法

溫度監測法是采煤機故障分析與診斷的常用方法。當采煤機處于高度運轉狀態時，許多部件如果出現故障，常常會伴有摩擦現象，摩擦作用會導致其溫度會升高，溫度傳感器會通過對部件溫度的監測診斷其是否處于正常運轉狀態。

在采煤機工作時，如果裝置或者部件的受力不均勻常常會導致其出現摩擦現象。例如常見的有：截割系統的齒輪，一旦因為受力不規則常常會導致齒輪磨損，或者軸承斷裂。機械設備相互之間的摩擦作用會使其溫度迅速升高，溫度傳感器通過對溫度的監測通常都能夠有效地診斷到系統的故障。

采煤機滾筒中的軸承如果出現故障，在摩擦作用下，采煤機內部的氣缸溫度會急劇升高，傳感器的靈敏感應會馬上觸發并報警。這種溫度監測法對于采煤機故障的診斷和分析是否有效。工作人員可以根據溫度過高出現的位置，迅速對故障進行定位。

3.2 振動診斷法

采煤機處于運轉狀態時，在機械設備的作用下常常會產生一定幅度的振動，并且其振動的頻率也比較固定。因此，可以通過診斷裝置的振動幅度和振動頻率診斷其是否出現故障。故障的診斷人員通常會根據各種不同類型的故障現象以及對應故障的振動幅度和頻率建立了映射表。當出現相應幅度的振動或者相應頻率時會根據映射表，幫助其對故障進行迅速定位。

目前，最常用的振動診斷法是可知振動診斷。該方法是基于采煤機的振動信號對其進行故障診斷。該方法的診斷流程：①對齒輪振動信號進行收集；②調理電路處理，將數據傳輸到計算機中，獲取幅值、頻率等特值；③設定故障閾值，觸發可以發出故障警報。

3.3 鐵譜分析法

鐵譜分析法是針對故障發生的原因進行分析，采煤機在煤礦中的經常處于高度的運轉狀態，機械設備的日常磨損較為嚴重，許多設備的故障通常都是由于機械磨損導致的。因此，通過采集機械部件的碎片，可以分析出機械設備工作狀態，這就是鐵譜分析法。

鐵譜分析法需要借助高磁場，然后再利用重力場和磁場的作用，對機械設備的碎屑進行分離，然后將其進行制作成譜片，對其進行檢測分析。

4 結束語

本文重點對綜采工作面采煤機進行了故障診斷分析，重點分析溫度監測法、振動診斷法、和鐵譜分析法等3 種方法在故障診斷的應用。為采煤機的故障診斷提供了借鑒與思考。