煤礦機電設備管理中機械故障檢測診斷技術的應用策略研究

摘 要：煤礦行業也是機械密集型行業，各種類型的機械設備在使用的過程中出現各種類型的故障也非常多，給煤礦生產的連續性帶來較大的影響。因此，全面做好煤礦機械故障檢測診斷工作，及時將故障排除非常關鍵。本文將LabVIEW技術在煤礦機械設備故障診斷中的應用作為研究對象，對具體的診斷技術原理進行了分析，設計了具體的診斷方案，并進行了具體故障檢測診斷應用。

關鍵詞：煤礦機電;設備管理;機械故障;檢測診斷技術;應用;策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.068

0 引言

工作負荷量大、環境較為惡劣是煤礦機械設備的主要特點，這在很大程度上提升了煤礦機械設備出現故障的概率，同時也給故障檢測診斷工作帶來了較大的難度。在傳統的煤礦機械故障檢測診斷中，技術更新周期長、精密性低、成本高已經不能滿足當前煤礦生產的要求。而大量實踐表明，將LabVIEW技術應用到煤礦機械故障檢測診斷中，總體成本較低、技術更新較快，靈活度較高，同時可以重復使用和配置，因此，對LabVIEW技術在煤礦機械設備故障檢測診斷中應用有著重要意義。

1 煤礦機電設備管理中機械故障檢測診斷技術原理

在對煤礦機械設備進行診斷時，對機械設備的振動特征進行分析是主要的分析對象，同時還重點參考機械設備的轉速、應變、溫度及壓力等參數，綜合考慮各個因素，得出煤礦機械設備故障類型。具體包含有4個方面：其一是對數據信號進行采集;其二是對特征信息進行提取;其三是對故障狀態進行評價;其四是采用人工干預或者系統自動的方式對煤礦機械設備故障進行修正。對數據采集卡得到的設備故障信號進行分析，是LabVIEW技術得出設備故障的主要方式，整個過程中會使用到：功能判定、值域判定、時域判定及邏輯判定等方法對設備故障進行判定。

1.1 診斷檢測機械設備振動信號模塊

重載是煤礦機械設備主要的運營特點，因此，機械總體診斷較為明顯。通常情況下，噪聲、簡諧診斷分量及其他類型的振動分量會導致機械設備振動。其中對簡諧振動有影響的主要因素為機械運轉速度與轉子固有頻率。若機械設備出現了非線性自激診斷，則會導致設備出現不規則振動，觀察設備振動波形并對波形進行分析，可判定出機械設備的故障情況。主要測定的振動參數為：振動加速度、速度及振幅等。一般通過差動變壓器式電感傳感器獲取不同時刻機械振幅數值，并形成振動波形，在LabVIEW技術中可將“振幅-時域”波顯示出來，然后將波形與正常情況下的波形進行對比，從而將故障點找出。

1.2 診斷檢測溫度模塊

在對煤礦機械設備進行檢測時，對機械設備進行溫度檢測是常用的檢測手段之一，主要測量的溫度是機械設備關鍵位置的溫度。在具體測量時，使用的設備類型有：熱敏電阻、熱電偶、溫度傳感器等，這其中使用較多的是熱電偶，熱電偶和溫度輸入電壓的關系如下：

得出的數值具有明顯相對性，也就是溫度高位置與溫度低位置之間的相對數值。操作計算機對檢測得到的數據信號進行接收，若接收到的信號超過了某個具體數值，則說明煤礦機電設備出現了故障。

1.3 診斷檢測速度模塊

在對煤礦機電設備運行速度進行檢測時，通常使用到的方法主要有：測速發電機、光電式、機械式及閃光頻率式等方法。本次以光電式作為研究對象，光電效應是該種測量方法的主要原理，將二極管與光電晶體管進行組合的方式形成光電開光，LabVIEW技術中使用帶孔圓盤對脈沖信號進行收集，得到最終的脈沖數量，從而將機械設備的轉動的速度求出來。計算機完成對脈沖信號的收集，然后將具體的轉動速度求解出來，通過對比正常轉速與實際測定到的轉速來判定機械設備是否出現了故障及出現了何種故障。

1.4 診斷檢測應變應力模塊

通過檢測煤礦機械設備應變應力的方式也能夠幫助分析機械設備出現的故障，其中最為常用的方法是選擇使用電阻應變電測法對應變應力進行檢測，力學原理是該種方法的基本，將應變片按照到所要測定的設備上，通過應變片測定機械設備出現的應變，并且在電阻上會出現數值的變化。

2 煤礦機電設備管理中機械故障檢測診斷設計

2.1 診斷系統硬件設計

從第一節的分析可以，轉動速度、應變、溫度、壓力及振動等信號均能夠幫助診斷煤礦機電設備故障，同時，為了提升整個診斷工作的準確性與穩定性，在對LabVIEW技術應用到煤礦機電設備故障診斷中的應用時，對采集信號樣本是否便捷、檢測精度是否高、成本是否合理、模塊總體擴展性是否較好、多樣性是否較高等方面進行了綜合考慮，最終得到了其配置與硬件組成。

2.2 診斷系統軟件設計

在整個系統中，軟件設計為核心，主要包含有應用軟件與系統軟件兩個部分，系統程序包含有WIN7系統、數據采集卡驅動程序及LabVIEW工具等。各種類型的軟件可對應變、溫度、壓力、振動及運轉速度等進行監測，同時可以將監測的結果顯示出來，系統根據具體的監測結果進行判斷和分析，對煤礦機電設備中可能存在的問題進行判定與預測。

3 煤礦機電設備管理中機械故障檢測診斷應用

3.1 對振動故障進行診斷

某礦主井提升機出現故障，為了掌握具體的故障類型，選擇使用LabVIEW技術故障診斷系統對提升機運行情況進行監測，根據提升機的出場規格，其診斷頻率應在9kHz，前面小頻率振動表示受干擾小，往后的高頻率表示設備處于復雜環境，其頻率振動源包含有軸承噪音以及其他干擾因素的振源。當機械負載正常時，將其工作時監測信息同此曲線圖加以對比和加以分析，結合經驗即可迅速診斷出故障點，便于及時對設備進行維修或零件更換。

3.2 輔助模塊診斷檢測

對煤礦機械設備的水溫、氣溫、油位等參數進行了全面細致診斷，實現了對煤礦機械設備運行情況的輔助診斷與檢測。

4 煤礦機電設備管理中機械故障有效預防措施

4.1 全面提高機械設備操作人員的專業素質

首先，煤炭企業對于煤礦機械設備操作人員在上崗之前應當進行全面的培訓，嚴格落實持證上崗制度。同時，在培訓的過程中，應當注重對一些先進維修技術理論的培訓和實際維修操控技能的培訓，也就是應當注重理論培訓和實踐培訓相結合的方式，幫助機械操作人員構建系統化和專業化的理論知識與操作技能體系。

4.2 加強對煤礦機械設備的日常維護力度

首先，對于各種類型的煤礦機械設備均應當在使用之前全面強化工作，在確保各個機械的設備性能達到了規定要求之后，才能進行工作。同時，應當構建出符合煤礦實際條件的煤礦機械設備日常維護制度，確保使用的各種機械設備能夠得到規律性的保養，這對于提升煤礦機械設備的使用效率，降低其出現故障的概率是較為關鍵的。

5 結束語

綜上分析，在對煤礦機電設備故障進行檢測診斷時，選擇使用LabVIEW技術，設計出對應的硬件與軟件，總體可取得較好的診斷效果。同時，在LabVIEW技術的支持下，診斷靈活度較高，擴展性較強且效果較好，有著較強的實踐應用意義，此外，這對于更好的推動煤礦機械設備診斷檢修朝向智能化、自動化的方向發展提供了有益的探索。

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作者簡介：林文斌（1981-），男，福建武平人，本科，助理工程師，研究方向：煤礦機電技術與應用。