綜采工作面采煤機故障診斷與應(yīng)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(tǒng)是采煤機的核心部位，采煤機在動力系統(tǒng)的牽引作用下可以實現(xiàn)采煤機的正反牽引以及停牽引。根據(jù)滾筒的數(shù)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(cè)，位于前面的滾筒主要負責(zé)頂煤的切割，位于后面的滾筒主要負責(zé)底煤的切割，兩個滾筒的旋轉(zhuǎn)方向相反。

2 采煤機常見故障原理研究

采煤機由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采煤機的故障通常分為電氣故障、機械故障和液壓設(shè)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)，通過改變電源頻率感應(yīng)的方式實現(xiàn)對牽引速度的控制。在電牽引采煤機的變頻控制器內(nèi)部電氣半導(dǎo)體器件十分多，采煤機在工作過程中會產(chǎn)生大量的熱，這些熱會導(dǎo)致電氣元件性能降低，出現(xiàn)故障。采煤機的工作環(huán)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(wěn)定。這些會導(dǎo)致電壓電流不穩(wěn)定，導(dǎo)致變頻器熔斷器燒毀或者燒毀晶閘管續(xù)流二機管等，從而導(dǎo)致采煤機的變頻器出現(xiàn)故障。

表1 端頭站、遙控器故障現(xiàn)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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且工作環(huán)境較為惡劣，因此非常容易導(dǎo)致其出現(xiàn)機械故障，其中最容易出現(xiàn)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(zhuǎn)時間太長，導(dǎo)致附著于上面的潤滑油潤滑效果下滑，進而使其機械設(shè)備之間出現(xiàn)機械磨損。齒輪處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，一直是機械設(shè)備發(fā)生咬合，因此一旦潤滑油油質(zhì)不好或者潤滑油潤滑效果下滑必然會導(dǎo)致齒輪出現(xiàn)磨損。一旦出現(xiàn)潤滑油缺失，長時間的機械磨損必然導(dǎo)致齒輪的溫度上升，很容易導(dǎo)致齒輪表面發(fā)生擦傷，產(chǎn)生剪應(yīng)力，甚至出現(xiàn)齒輪碎裂，從而引起采煤機設(shè)備出現(xiàn)故障。

（2）軸承故障。采煤機的軸承出現(xiàn)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(fā)出異響，可以初步確定采煤機的軸承出現(xiàn)了故障。此時應(yīng)該立即停止采煤機的運轉(zhuǎn)，及時修復(fù)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(chǎn)生一定的噪音。如果采煤機的軸承驅(qū)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(dǎo)致軸承出現(xiàn)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(tǒng)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(zhì)后，非常容易導(dǎo)致過濾器堵塞。因此，采煤機在使用時應(yīng)該經(jīng)常對過濾器進行清理。一旦機械雜質(zhì)進入過濾器后，機械雜質(zhì)將進入液壓系統(tǒng)，使有些液壓元件受到損害，從而導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏。為了避免這一情況的發(fā)生，應(yīng)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(shù)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(tài)，此時系統(tǒng)可能產(chǎn)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(yīng)用

3.1 溫度監(jiān)測法

溫度監(jiān)測法是采煤機故障分析與診斷的常用方法。當(dāng)采煤機處于高度運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，許多部件如果出現(xiàn)故障，常常會伴有摩擦現(xiàn)象，摩擦作用會導(dǎo)致其溫度會升高，溫度傳感器會通過對部件溫度的監(jiān)測診斷其是否處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

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(dǎo)致其出現(xiàn)摩擦現(xiàn)象。例如常見的有：截割系統(tǒng)的齒輪，一旦因為受力不規(guī)則常常會導(dǎo)致齒輪磨損，或者軸承斷裂。機械設(shè)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(jiān)測通常都能夠有效地診斷到系統(tǒng)的故障。

采煤機滾筒中的軸承如果出現(xiàn)故障，在摩擦作用下，采煤機內(nèi)部的氣缸溫度會急劇升高，傳感器的靈敏感應(yīng)會馬上觸發(fā)并報警。這種溫度監(jiān)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(jù)溫度過高出現(xiàn)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(zhuǎn)狀態(tài)時，在機械設(shè)備的作用下常常會產(chǎn)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(xiàn)故障。故障的診斷人員通常會根據(jù)各種不同類型的故障現(xiàn)象以及對應(yīng)故障的振動幅度和頻率建立了映射表。當(dāng)出現(xiàn)相應(yīng)幅度的振動或者相應(yīng)頻率時會根據(jù)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(diào)理電路處理，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，獲取幅值、頻率等特值；③設(shè)定故障閾值，觸發(fā)可以發(fā)出故障警報。

3.3 鐵譜分析法

鐵譜分析法是針對故障發(fā)生的原因進行分析，采煤機在煤礦中的經(jīng)常處于高度的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，機械設(shè)備的日常磨損較為嚴重，許多設(shè)備的故障通常都是由于機械磨損導(dǎo)致的。因此，通過采集機械部件的碎片，可以分析出機械設(shè)備工作狀態(tài)，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(shè)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(jié)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(jiān)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(yīng)用。為采煤機的故障診斷提供了借鑒與思考。