煤礦機械設備的運行維護和故障診斷技術的分析與研究

張帥 蔡改貧

(江西理工大學機電工程學院 江西贛州 341000)

煤礦機械設備在煤礦的開采和生產中占有著非常重要的地位，但是設備在使用的過程中常會出現一些故障，嚴重的甚至還極有可能導致安全事故的發生。我國越來越注重煤礦資源的合理開發和運用，機械設備的應用范圍和數量也在不斷增加，為了更好地保障煤礦開采與生產等工作人員的安全問題，就必須要對煤礦機械設備進行定期的運行維護和故障診斷，而這也是保證煤礦開采任務能夠順利完成的一項重要前提。由此可見，對煤礦機械設備進行運行維護和故障診斷有其自身的重要性和必要性，同時，對這些設備展開具體的深入分析和研究，也更有利于煤礦資源的穩步生產與長遠發展[1]。

1 對煤礦機械設備進行運行維護的要點

一般情況下，煤礦機械設備在運行的過程中常常會出現因其性能降低而導致相關故障的產生，因此需要工作人員進行定期的運行維護和故障診斷，以確保煤礦的開采和生產。在開采煤礦等資源時，為了更好地增加煤礦機械設備的使用壽命，降低其運行故障率，人們通常會對這些設備進行定期的運行檢查和維護，這就要求相關人員必須充分掌握這些設備的運行維護要點，并做好設備的定期檢查、更換以及補充維護記錄等工作。其中，對煤礦機械設備進行運行維護的要點主要有如下幾點。

1.1 做好設備的運行檢查工作

在對煤礦機械設備展開運行維護工作時，首先要對機械設備外觀的檢查，從外觀上檢查設備的完整性以及一些關鍵部件的損壞情況。比如：如果比較大的巖石砸到機械設備上，就會容易出現外觀損壞的問題，此時，就需要根據外觀的損壞情況來判斷該設備是否可以正常運行。倘若損壞較為嚴重，會直接影響到機械設備的正常運行，必須立即處理，否則就極有可能讓設備出現故障問題。而磨損問題在機械設備運行的過程中也是比較常見的，一般可以分成兩種情況：正常磨損和異常磨損。顧名思義，正常磨損就是由于煤礦機械設備的正常運行而產生的磨損；異常磨損則是由于設備運行過程異常而產生的磨損。因此，一般工作人員在檢查設備的磨損情況時，必須要針對其磨損的具體情況和程度做出準確的判斷，特別是在面對異常磨損時，更要及時做出分析并找到原因，然后進行維修處理，從而最大限度地降低機械故障發生的可能[2-3]。

另外，在檢查時也要及時發現并清除卡在煤礦機械設備中的異物，尤其是采煤機、液壓支架及刮板機等一些非常重要的機械設備，在運行使用的過程中極容易出現卡入巖塊或者煤塊的問題。卡入巖塊因其設備受力不均勻而損壞，所以必須要通過運行前的設備檢查來盡可能減少斷裂等故障的出現。

1.2 對機械設備的零部件進行定期更換

煤礦機械設備中的一些零部件經常會在運行使用的過程中因老化、磨損等問題而直接影響設備的運行狀態，從而大大降低設備的工作效率和安全性。對此，為了可以更好地讓這些機械設備保持良好的運行狀態，就必須要對失去原本運行作用的設備零部件進行定期更換。比如：液壓支架的密封圈作為液壓支架的一個重要零件，如果長期使用就會非常容易老化，從而降低其密封性，所以只有定期更換才能有效避免漏油情況的出現。再如：采煤機的截齒經常會因割煤而出現不同程度的磨損，從而影響割煤的效率，此時就必須要對截齒進行定期檢查和更換，避免對采煤機造成損壞。需要引起注意的是，在對這些零部件進行更換時，必須要注意其周期性，如果周期太短，就會大大提高煤礦開采的成本，如果周期太長，就會容易對機械設備本身造成損壞。而關于設備零件的更換周期，就需要工作人員結合設備的實際使用情況來具體確定。

1.3 對機械設備的維護進行記錄

簡潔有序的維護記錄往往可以大大提升煤礦開采與生產的效率，合理運用維護記錄能讓相關工作人員更加便捷地了解到設備中的故障問題及其規律，所以在對設備維護結束之后，工作人員也要做好記錄。其中，煤礦機械設備的維護工作主要包括對需要維護的內容、設備部位、零件更換時間與原因等的記錄，從而讓操作人員更加充分地認識到這些煤礦機械設備的真實運行情況。

2 煤礦機械設備的故障類型及其診斷技術原理

2.1 故障類型

煤礦資源的開采和生產可以說是一個長期性的作業過程，對人力、時間和生產工具等都有著較高要求。隨著我國對煤礦資源的持續開采，各類機械設備都會出現不同程度的損壞和磨損，久而久之就會出現故障問題。

其中，從發生故障的原因來看，主要有5種比較常見的故障類型：（1）因設備斷裂、變形或壓痕而導致的損壞型故障；（2）因設備老化、異常磨損而出現的退化型故障；（3）因設備壓力失衡而出現的失調型故障；（4）因設備零部件松動、脫落而引發的松動型故障；（5）因設備堵塞、泄漏等而出現的功能失效型故障。而從發生故障的嚴重程度來看，主要可以分為早期、偶發和耗費3種故障類型：（1）早期故障期一般發生在設備的磨合期階段，其原因主要是由于設備漏洞而導致的；（2）偶發故障期比較常見，一般是由于在使用過程中出現機械損壞而導致的；（3）耗費故障期可以說是設備發生故障頻率最高的一個階段，一般表現為故障率高、老化快等特點[4]。

2.2 故障診斷技術原理

為了更好地提升機械設備故障的故障診斷成效，工作人員會使用一些故障診斷技術來對這些設備進行采集等診斷工作，從而進一步確定設備出現故障的類型。而在機械設備運行的過程中，探測器可以很好地對這些設備所發出的振動信號進行采集，并將其轉化成為電信號，然后再提取信號的特征，進而準確判斷出設備的故障類型。工作人員在明確機械設備中存在的故障問題以后，就能夠針對煤礦機械設備的故障問題提出一些合理化的維修對策。

其中，借助故障診斷技術來檢修和維護煤礦機械設備的優勢有很多，主要表現在以下3個方面：一是能夠通過對設備運行狀態的實時監控，可以及時地發現設備中存在的故障問題；二是可以自動分析設備中存在的故障問題，從而更加準確、容易地了解到這些機械設備出現故障的類型和原因；三是由于故障診斷技術有一定的決策功能，所以往往可以大大降低對維修工作人員的經驗要求。

3 煤礦機械設備的故障診斷技術以及設備的維修養護措施

3.1 煤礦機械設備的故障診斷技術

3.1.1 紅外測溫診斷技術

所謂的紅外測溫診斷技術，其是指借助紅外線來對物體的溫度進行檢測，從而將煤礦機械設備的溫度變化趨勢呈現出來，然后工作人員以此為診斷依據來準確判斷設備的整體運行狀況。這種診斷技術的檢測效率是比較高的，更有利于避免因設備溫度過高而引發安全故障等問題，所以這種設備故障診斷技術也是相對比較常見的。另外，煤礦機械設備經常會因為長時間的工作運行而出現設備磨損、電氣節點被破壞等問題，進而引發設備異常升溫，這不僅會直接影響到設備整體的使用強度和硬度，同時還會對其性能、使用壽命等帶來不同程度的影響。而紅外測溫診斷技術不僅可以很好地有效預防設備異常升溫這一情況的出現，同時還能夠及時通知相關操作人員積極采取應對措施，從而最大限度地將安全隱患排除[5-6]。

3.1.2 振動監測診斷技術

一般情況下，煤礦機械設備在實際的運行過程中會受到振動、噪聲、平衡差等多種外界因素的影響，從而極大地增加了設備故障診斷的效率和準確率。而振動檢測診斷技術不僅能夠更加全面地對設備運行中的振動情況進行檢測，準確找到影響設備振動的主要因素，同時還為維修工作人員采取針對性的控制措施提供了便利。這項診斷技術的優勢主要表現為檢測精度比較高，但是周期比較長，成本也相對高一些。同時需要引起注意的是，不同的煤礦機械設備在其構造上也會存在差異，所以振動的規律、狀態也必然存在一定的區別，而同一種的煤礦機械設備所呈現的振動特點、狀態上往往是有一定的規律性的。對此，工作人員可以借助振動檢測診斷技術來做出分析，并找到設備的位移、速度、加速度等多項數據，最終確定設備中存在的故障問題類型和原因。具體來看，振動檢測診斷技術主要可以通過借助相關的診斷設備、分析儀器、人工智能系統等來找到設備出現異常振動的具體位置以及振動類型，然后再由工作人員采取有效的應對措施將問題解決。

3.1.3 無損檢測技術

無損檢測技術也常被用來煤礦機械設備的故障診斷工作當中來，主要是這項技術并不會對設備本身結構、質量等方面產生影響，而且該技術一般需要相關人員結合物理、化學兩方面的原理對設備和工程材料等進行故障診斷，所以得到的檢測精度也是比較高的。除此之外，無損檢測技術還可以用來對煤礦機械設備的使用壽命進行檢測，這就為相關工作人員提前準備安全防控措施提供了依據，從而有效避免安全事故的發生。

3.1.4 油液磨屑分析技術

油液磨屑分析技術能夠檢測煤礦機械設備中油液品質、磨損等理化指標，同時，操作人員也可將油液磨屑分析技術應用于煤礦機械設備整體壓力結構和外部數據的調整工作上，然后再對所提取的數據進行客觀分析，準確發現油液磨屑的真實狀態，然后再根據其表現出的特點對設備的運行情況做出判斷和分析，最終確定設備中的故障問題。

3.2 煤礦機械設備的維修與養護

設備在運行過程中出現故障問題是不可避免的，所以這就要求相關工作人員必須對煤礦機械設備進行日常維修和養護。

3.2.1 制訂故障維修的應對方案

如果工作人員缺乏科學的設備維修方案，那么當煤礦機械設備發生故障時，就必然會延長對設備的維修時間，不僅容易損壞設備，同時還容易造成一定的經濟損失，因此必須要制訂出一套比較科學、完善的設備故障維修應對方案。一方面，要進行日常維修處理，即當設備出現運行故障等問題時，維修人員必須結合實際情況選擇最佳方案來對設備進行及時處理。另一方面，要結合礦井本身的工作環境來制定一套有較強針對性的煤礦機械設備應用和管理標準，并堅持定期檢查，從而制訂出比較系統的設備維修方案。

3.2.2 做好預測維修工作

預測維修是指在煤礦機械設備正常使用的情況下，維修人員借助一些科學的方法去檢測其運行狀況，進而判斷出設備的真實工作狀態。如果發現了異常，還可以對發生故障問題的位置進行準確定位，既可以縮短維修時間又能節省維修成本。這樣一來，相關工作人員就能根據離線和在線的檢測結果來進一步明確設備的運行狀況及相關數據，從而找到問題和對應的維修措施。這不僅可以很好地延長設備中零部件的使用壽命，同時又能幫助人們提前找到隱藏其中的故障隱患，從而為今后設備的良好運行做好準備。

3.2.3 加強日常的養護工作

煤礦機械設備的管理人員必須對設備的日常養護工作引起高度重視，并且挑選固定的時間去檢修，否則不僅會嚴重影響設備的正常運行，還可能大大增加維修的成本。首先，要制定一套具體的設備保養細則，例如：每次設備運行結束以后，要求操作員都要對一些主要的零部件和各零件連接處進行檢查，看看是否存在裂變、松動、磨損等問題，并進行及時處理。其次，在設備停機以后，相關人員必須認真清潔機身，而對于一些需要保持干燥的機械設備則要做好對應的防潮工作。最后，必須對機械設備的油損耗情況進行日常檢查，只有在機油達到標準范圍的時候才能進行煤礦資源的開采工作。

3.2.4 注重設備的改善維修

所謂的改善維修，主要是指工作人員針對煤礦機械設備中存在的運行障礙、產品質量、經常性故障等問題進行改善維修。因此，這是一項比較精細的工作內容，需要維修人員深入其中認真檢查煤礦機械設備結構和零部件等，然后再考慮相關企業的實際需求來對設備加以改進和完善。由此可見，對煤礦機械設備的改善維修更符合煤礦企業的未來發展需求，而這對今后煤礦企業是否能夠繼續維持煤礦的開采工作有著重要的現實意義。

4 結語

總而言之，只有煤礦機械設備在正常運行的情況下，才能讓我國煤礦資源的保持高效開采，而為了降低煤礦設備的故障率，相關工作人員就必須做好煤礦機械設備的運行維護和故障診斷工作。在維護煤礦機械設備的過程中，必須做好運行檢查、零件更換、維護記錄等各項基礎工作，為了更有效地避免設備出現故障問題，還需要相關人員合理應用故障診斷技術來確定設備出現故障的類型、原因等，從而盡可能提高設備的維修成效。