淺談礦井掘進(jìn)中的機(jī)電故障與診斷

摘要：在礦井掘進(jìn)工作開展過(guò)程中，機(jī)電故障問(wèn)題的出現(xiàn)，直接影響到掘進(jìn)開采工作進(jìn)度與安全。為主動(dòng)規(guī)避控制機(jī)電故障，需對(duì)礦井掘進(jìn)過(guò)程中的常見(jiàn)機(jī)電故障進(jìn)行診斷分析，采取合適的機(jī)電維護(hù)對(duì)策，提高掘進(jìn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性。本文就礦井掘進(jìn)中的機(jī)電故障與診斷工作進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：礦井開采;掘進(jìn)設(shè)備;機(jī)電故障;診斷模型;維護(hù)措施

引言：

為有效提升我國(guó)礦井掘進(jìn)開采安全與效率，應(yīng)當(dāng)減少機(jī)電設(shè)備的故障發(fā)生率。為此對(duì)礦井掘進(jìn)開采中的機(jī)電設(shè)備常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，并診斷其故障誘發(fā)的主要因素，合理對(duì)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，或?qū)υO(shè)備運(yùn)行模式進(jìn)行調(diào)整，主動(dòng)規(guī)避設(shè)備故障的出現(xiàn)，保證礦井開采掘進(jìn)工作開展的可行性。

一、礦井掘進(jìn)中機(jī)電設(shè)備與常見(jiàn)故障解析

（一）礦井掘進(jìn)中設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)

礦井掘進(jìn)作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)的機(jī)電故障，主要集中在掘進(jìn)機(jī)工作過(guò)程階段，為此筆者針對(duì)礦井掘進(jìn)中的掘進(jìn)機(jī)設(shè)備組件故障進(jìn)行分析探討，而刮板輸送機(jī)、支架、傳輸機(jī)等設(shè)備都?xì)w納到掘進(jìn)施工階段。由于礦井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，長(zhǎng)時(shí)間的潮濕、能見(jiàn)度低、粉塵濃度高，在實(shí)際開采掘進(jìn)過(guò)程中，可能會(huì)發(fā)生瓦斯爆炸、冒頂、涌水、斷裂等突發(fā)問(wèn)題，給礦井開采造成很大影響。

（二）機(jī)電設(shè)備常見(jiàn)故障

礦井掘進(jìn)設(shè)備依據(jù)巷道的開采要求可分為兩種類型，全斷面掘進(jìn)機(jī)與懸臂式掘進(jìn)機(jī)，兩種掘進(jìn)設(shè)備都得到廣泛應(yīng)用。筆者以EB260系統(tǒng)掘進(jìn)機(jī)設(shè)備為主要分析對(duì)象，說(shuō)明礦井掘進(jìn)中的機(jī)電故障與診斷工作。掘進(jìn)設(shè)備主要由機(jī)頭、截割部、回轉(zhuǎn)部、行走部、裝運(yùn)部、液壓系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)等組成[1]。

通過(guò)對(duì)掘進(jìn)機(jī)設(shè)備機(jī)電故障進(jìn)行分析可知，主要包含機(jī)械類故障、電氣電子故障、液壓故障、安全保護(hù)系統(tǒng)故障。如掘進(jìn)工作推進(jìn)過(guò)程中，液壓系統(tǒng)、鏈條、齒輪由于異物的堵塞導(dǎo)致卡頓，該類故障可直接進(jìn)行觀察，便于工作人員對(duì)異物進(jìn)行及時(shí)處理。其他溫度故障、振動(dòng)故障、動(dòng)作不正常等故障問(wèn)題，在實(shí)際處理過(guò)程中，可進(jìn)入溫度、振幅、液壓等相關(guān)數(shù)據(jù)信息，提高故障診斷的質(zhì)量與效率。

通過(guò)對(duì)EB260掘進(jìn)設(shè)備的電氣系統(tǒng)進(jìn)行分析可知，該電氣設(shè)備主要由不同控制模塊與工作電機(jī)組成。該電氣系統(tǒng)主要由PLC進(jìn)行主要控制，在相關(guān)機(jī)械節(jié)點(diǎn)布控傳感器，便于對(duì)相關(guān)機(jī)電設(shè)備的電壓、電流、溫度、轉(zhuǎn)數(shù)等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，保證后續(xù)機(jī)電故障診斷處理工作可行性。由于電氣系統(tǒng)配置故障自動(dòng)診斷檢修功能，可根據(jù)機(jī)電故障的診斷結(jié)果，快速開展相關(guān)維修工作。EB260掘進(jìn)機(jī)設(shè)備主要出現(xiàn)的機(jī)電故障，為變頻器與電機(jī)損壞故障，主要是由于短路、超負(fù)荷運(yùn)行、開關(guān)電源受損等問(wèn)題造成，該類機(jī)電故障便于診斷處理。

掘進(jìn)設(shè)備中的液壓系統(tǒng)主要由馬達(dá)、油泵、膠管、壓力表等組成，當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，主要表現(xiàn)為溫度異常、振動(dòng)異常、讀數(shù)異常等問(wèn)題，通過(guò)相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)的采集分析，則可對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行診斷。在EB260系列掘進(jìn)機(jī)控制時(shí)，通過(guò)專用工具對(duì)電氣回路進(jìn)行控制，由專業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)動(dòng)作操作，保證控制系統(tǒng)發(fā)揮出一定效能。

二、礦井掘進(jìn)中機(jī)電故障診斷工作探討

（一）故障診斷模型建構(gòu)

故障診斷模型的建構(gòu)，可協(xié)助診斷工作人員快速判斷故障的來(lái)源。目前的故障診斷模型主要有以下幾種：專家知識(shí)的診斷模型、數(shù)據(jù)診斷模型、分析診斷迷行等。通過(guò)對(duì)比分析可知，分析診斷模型與技術(shù)專家診斷模型，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)具有一定局限性，僅適應(yīng)于變量較少的故障診斷問(wèn)題，而數(shù)據(jù)診斷模型的診斷結(jié)果更加精準(zhǔn)，筆者基于主成分分析故障診斷模型進(jìn)行診斷分析。

主成分分析故障診斷模型的建構(gòu)核心，即對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，工作人員對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類歸納，進(jìn)而得到相關(guān)的線性分量，即找到故障的主要誘發(fā)因素。在設(shè)備掘進(jìn)開采過(guò)程中，相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反饋值超出系統(tǒng)設(shè)定的閾值時(shí)，將判斷出系統(tǒng)出現(xiàn)故障，并基于主成分權(quán)值的故障診斷模型，分析得出故障產(chǎn)生原因，并快速對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行處理[2]。

（二）故障仿真診斷分析

筆者以EB260系統(tǒng)掘進(jìn)機(jī)為研究對(duì)象，分析不同部件的故障特征，并將相關(guān)故障的數(shù)據(jù)信息輸入到故障模型中，協(xié)助工作人員對(duì)機(jī)電故障進(jìn)行分析判斷。在主成分故障診斷模型與人工診斷工作對(duì)比后，可發(fā)現(xiàn)主成分故障診斷工作開展的效率，顯著優(yōu)于人工診斷，可提高掘進(jìn)設(shè)備的故障診斷率，避免人工診斷漏報(bào)的問(wèn)題出現(xiàn)，保證礦井掘進(jìn)工作開展的安全性與可靠性。

通過(guò)對(duì)主成分故障仿真診斷工作模式進(jìn)行分析可知，該診斷模型的診斷結(jié)果，使得掘進(jìn)設(shè)備的故障診斷準(zhǔn)確率提高百分之三十以上，該種工作結(jié)果的出現(xiàn)依賴于傳感器提供的準(zhǔn)確可靠數(shù)據(jù)信息，一旦相關(guān)機(jī)電設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)失真時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致診斷模型的故障診斷準(zhǔn)確性下降。為此，在以后掘進(jìn)機(jī)電故障診斷模型優(yōu)化時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)數(shù)據(jù)處理工作進(jìn)行合適的加權(quán)處理，主動(dòng)規(guī)避數(shù)據(jù)失真導(dǎo)致的診斷問(wèn)題出現(xiàn)，有效保證礦井掘進(jìn)機(jī)電故障診斷工作開展的質(zhì)量與效率。

三、礦井掘進(jìn)中機(jī)電設(shè)備維護(hù)措施

（一）液壓系統(tǒng)維護(hù)

礦井掘進(jìn)開采過(guò)程中，掘進(jìn)設(shè)備的液壓系統(tǒng)起到重要作用，一旦液壓系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常，則無(wú)法保證掘進(jìn)機(jī)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為避免機(jī)電設(shè)備故障的出現(xiàn)，在實(shí)際液壓系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，需由專業(yè)人員對(duì)設(shè)備液壓系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，將液壓系統(tǒng)的故障發(fā)生率控制在一定范圍內(nèi)。由于礦井開采作業(yè)的特殊性，液壓系統(tǒng)的損耗較為嚴(yán)重，為此工作人員需及時(shí)對(duì)液壓油、液壓支架等進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，分析相關(guān)材料的性能，能否保證掘進(jìn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。若液壓系統(tǒng)中的液壓油粘度角度，且單向泵的位置出現(xiàn)偏差，則需由專業(yè)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，對(duì)液壓油進(jìn)行更換，保證液壓系統(tǒng)整體運(yùn)行可靠性與安全性。

（二）切割頭維護(hù)

在礦井開采作業(yè)過(guò)程中，部分掘進(jìn)設(shè)備主要使用三幅脹套對(duì)切割頭，以保證礦井巷道礦石的切割開采安全與效率。在相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行控制下，可使得切割減速器進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)，將兩端的礦石進(jìn)行排除，保證掘進(jìn)的整體可靠性。由于該掘進(jìn)設(shè)備不具有自動(dòng)定心的功能，因此在實(shí)際安裝過(guò)程中，必須由專業(yè)工作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行安裝調(diào)試，保證設(shè)備安裝的質(zhì)量與效果。在對(duì)其設(shè)備切割頭進(jìn)行維護(hù)時(shí)，需對(duì)三幅脹套的螺旋扭矩進(jìn)行一定控制，一般扭矩控制在145N·m，在對(duì)設(shè)備的張?zhí)走M(jìn)行扭矩控制時(shí)，不可超出設(shè)備的預(yù)定扭矩值。一旦礦井掘進(jìn)施工過(guò)程中，切割頭出現(xiàn)受力問(wèn)題，相關(guān)工作人員需及時(shí)對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的切割頭進(jìn)行檢查，確保掘進(jìn)機(jī)的切割頭始終與油嘴保持在同一方向，確保切割頭運(yùn)行的質(zhì)量與安全。

（三）履帶鏈維護(hù)

為保證礦井掘進(jìn)設(shè)備的正常運(yùn)行，需定期對(duì)掘進(jìn)機(jī)的履帶鏈進(jìn)行維護(hù)，保證履帶鏈達(dá)到一定的松緊度。在實(shí)際掘進(jìn)開采過(guò)程中巷道的施工環(huán)境非常惡劣，履帶鏈將會(huì)受到不同異物的沖擊與碰撞，一旦履帶鏈出現(xiàn)故障問(wèn)題，則無(wú)法有序推動(dòng)開采進(jìn)度，影響到礦井的整體開采工作。為此，相關(guān)工作人員需定期對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的履帶鏈進(jìn)行檢修維護(hù)，在維護(hù)工作開展時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的鏟板進(jìn)行調(diào)試，保證掘進(jìn)設(shè)備的履帶鏈與鏟板達(dá)到最佳配合度，可滿足實(shí)際開采工作要求，提高礦井開采的工作進(jìn)度與質(zhì)量。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上，文中對(duì)礦井掘進(jìn)中機(jī)電故障進(jìn)行診斷分析，提出主成分診斷模型，論述仿真模型故障診斷工作開展的可行性。鑒于礦井開發(fā)工作的發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)礦井掘進(jìn)機(jī)電故障診斷處理工作優(yōu)化改進(jìn)時(shí)，需要不斷推動(dòng)仿真模型建構(gòu)，不斷完善仿真診斷模型，發(fā)揮出數(shù)據(jù)處理工作優(yōu)勢(shì)，降低故障發(fā)生率，提高相關(guān)機(jī)電設(shè)備的整體運(yùn)行可靠性與安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]范永剛.礦用掘進(jìn)機(jī)日常維護(hù)及故障排除[J].能源與節(jié)能，2020（07）：85-86.

[2]張小飛.礦井掘進(jìn)中的機(jī)電故障與診斷[J].能源與節(jié)能，2019（10）：124-125+174.

作者簡(jiǎn)介：王開峰（1984.11.14-），男，山東薛城人，2015年1月畢業(yè)于山東科技大學(xué)，本科學(xué)歷，機(jī)電技術(shù)員，從事礦山井下掘進(jìn)工作。