故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用

王广用

摘   要：在煤矿生产过程中会使用很多大型的机械设备，这些设备是否能够稳定运行直接影响着煤矿企业生产的安全性和经济性。但是煤矿机械设备在不断运行过程中可能会因为很多因素的影响而发生故障，因此必须对机械设备故障进行有效诊断，这样才能够保障煤矿生产能够顺利、稳定的进行。基于此，本文对故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用展开了分析。

关键词：故障诊断  煤矿生产  机械设备  应用

中图分类号：TD407                                文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）02（b）-0111-02

煤矿企业若想更稳定、安全、经济、高效地进行煤炭生产，首先必须要保证机械设备能够稳定运行。但由于受井下环境条件的制约，设备在使用中难免会发生故障，此时就需要煤矿企业使用有效的故障检测技术，故障诊断技术主要可以对故障进行寻找和定位，然后根据诊断结果对故障进行预防性维修，以避免小故障酿成大事故。

1  故障诊断技术的定义及优势

故障诊断技术是指在一定的工作环境下，根据设备运行过程中产生的各种信息判别机械设备是正常运行还是发生了异常现象，判定产生故障的原因和部位，以及预测、预报设备状态的技术，故障诊断的实质就是对设备状态的判别，其优势是在设备运行过程中，在基本不需要拆卸的情况下就可以完成。

通过状态监测和故障诊断，就能有针对性地对设备进行预防性的维修，从而提高设备运转的可靠性，降低事故发生的概率，是防止事故和计划外停机的有效手段，是未来维修模式的发展方向。

2  故障诊断技术在煤矿应用的重要性

应用故障诊断技术对机械設备进行监测和诊断，可以提前检查出事故隐患，从而对设备和工艺进行改造，以消除事故隐患，从而避免人员伤亡、设备损毁和巨大的经济损失。由于故障诊断技术能提前诊断和预报设备的故障，因此，在设备正常运转没有故障时，可以不停车，在发现故障前兆时能及时停车，按照诊断出故障的性质和部位，可以有目的地进行检修，这就是现代预知维修的应用，把定期维修改变为预知维修，目的性和针对性更强，不但节约了大量的维修费用，而且，由于减少许多不必要的维修时间，而大大增加了设备的正常运转时间，从而大幅度地提高生产率，产生巨大的经济效益，因此，强化应用故障诊断技术可以提高煤矿机械设备的有效运转时间，减低事故概率，对煤矿而言，是其生产过程中不可缺少的关键环节，因此，故障诊断技术在煤矿的应用意义非常重大。

3  设备故障的检测方法

3.1 振动监测诊断法

煤矿机械设备在运行过程中会发生振动，因此可在设备运行过程中对振动参数进行采集，运用信号处理技术，判别其是否处在正常的运行状态下，如果不是就要对当前的振动状态进行分析，然后查找导致异常振动原因，最后根据结果制定解决对策。

3.2 温度检测法

煤矿机械设备在运行过程中产生热量是正常现象，但如果热量过高则很容易损坏设备，而且还会引发极其严重的安全事故。因此，在机械设备运行的过程中要做好温度监测，如果温度过高就证明设备出现了不正常的摩擦。通常摩擦位置都会出现在轴承、齿轮等处，这些位置安装的温度传感器可实时向控制台传输温度状态，如果温度过高会及时报警。当控制台接收到异常温度报警时就立即停止设备运行，然后依据传感器数据确定高温位置，采取措施，直到排除导致高温的故障隐患后才可重新地进行生产。

3.3 红外热成像

红外热成像指的是利用这项技术监测煤矿机械设备在运行过程中因为升温所发出的红外线辐射，然后利用红外成像技术诊断设备内部的温度状态。在诊断过程中需要用到红外热像仪，这种仪器可以将接收到的红外线辐射信号转变为视频信号，然后在仪器的显示器上呈现出图像。相较于温度传感器，红外热成像可以准确地发现煤矿机械设备具体的故障位置，甚至可以将故障位置精确到点，极大提升了煤矿机械设备故障诊断的精准度。

3.4 超声波无损检测法

在煤矿机械设备的故障检测技术中，超声波无损检测是非常先进的一种检测技术，这项技术最大的特点是能在不损坏试件材质、结构的前提下进行检测，不仅方便快捷，而且检测时间短，基本不会影响生产，并且可以非常精确的发现机械设备极其细微的故障[2]。利用超声波无损检测技术可以准确发现煤矿机械设备材料内部的缺陷，而且可以结合热反应、电反应等对缺陷的位置及原因进行分析，进而提早发现故障隐患，采取预防性补救措施，对机械事故起到积极的预防作用。

3.5 铁谱分析

煤矿机械设备在运行过程中无可避免地会发生摩擦，但如果摩擦过于严重，就会缩短设备的使用寿命。如果设备因为故障而出现了不正常的摩擦，那么因摩擦而产生的细碎铁屑就会进入润滑液中，此时可提取这些铁屑然后进行铁谱分析，通过检测磨屑数量，以及性状分析，可以确定机械的故障，同时结合超声波无损检测、红外线热成像检测仪就可以找到故障的具体位置，该诊断法具有较高的准确率。

4  故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用

4.1 初步诊断故障现场

当煤矿机械设备发生故障以后，可以使用故障诊断技术对现场进行初步诊断，首先可以通过听或者是观察的方式初步判断故障区域，然后检查可能会出现故障的零部件，在初步判断结束以后使用红外热成像检测仪进一步确定可能存在故障的零部件，并且在分析之后给出需要更换零部件的建议。另外在这一阶段可以结合使用计算机，以此来提升故障诊断的精准度。

4.2 故障診断技术在高压异步电机中的应用

目前，国内大部分煤矿生产都离不开高压异步电机，电机在长期运行过程中，在多种因素的作用下，不可避免地电动机绝缘层会出现老化的现象，致使电机绝缘值降低，容易造成高压短路事故，因此在煤矿生产过程中必须加强对高压异步电机温度、绝缘性能等参数的监测[3]。在高压电机发生故障前，常伴有局部异常放电现象，可以通过放电检测法来检测电机的绝缘情况，也可以用这种方式预测电机的使用寿命，从而确定当前电机是否处于最好的工作状态，提醒维修人员是否进行维修，因而增加了电机的安全性和可靠性。

4.3 故障诊断技术在煤矿提升机中的应用

利用超声波无损检测技术可以对矿井大型设备进行断面超声检测，能找出损伤的部位和性质，并及时进行维修处理。例如定期对主副井提升机电机动力输出轴、传送轴等重要关键部位进行检测，而且无需进行拆卸，在基本不影响生产的情况下，就能有效避免煤矿重大运输事故的发生。还可以通过油质抽样检测法来检查提升机减速器的运行状态，来指导设备的维修和保养工作。

4.4 故障诊断技术在胶带运输机中的应用

胶带运输机是煤矿生产过程中关键的常见运输设备，尤其处在主要运输巷道内的运输机，运输量大，设备的故障率高。胶带运输机最容易引发重大事故的是部位是胶带机的驱动滚筒部位，由于井下环境条件恶劣，造成胶带容易发生打滑、堆煤的现象，如不及时处理，将会使滚筒的温度迅速升高，当升到到一定温度就会引燃胶带及周围的煤粉，引发矿井灾难。使用非接触式红外热敏温度检测法，将检测原件安装到距离滚筒一定的范围内，监测滚筒表面温度。它具有响应速度快，测量精度高，安装简便等优点。将检测到的红外温度与设定值进行比较，当温度大于设定值时，发出警报，并同时启动自动洒水装置，洒水降温，确保胶带运输机安全运行。

5  结语

煤矿机械设备和煤炭生产的安全性、稳定性、效率等都有着非常密切的关系，为了使煤矿机械设备能够更加安全稳定的运行，需要加强对故障诊断技术的应用。进而保障煤炭生产的正常进行，提升故障诊断技术在煤矿生产过程中的应用效果。

参考文献

[1] 张翔.在煤矿机械设备中故障诊断技术的应用初探[J].科学技术创新，2019，20（31）：155-156.

[2] 周芳.故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（8）：232-233.

[3] 张力.故障诊断技术在煤矿机电设备中的应用分析[J].当代化工研究，2019，16（3）：103-104.