故障诊断技术在煤矿机电设备中的应用

【摘要】 故障诊断技术包括信号检测、信号处理、状态识别、预测和决策等部分,它也是一项发展迅速的新兴检测技术。本文首先介绍了故障诊断技术的构成和故障诊断的基本方法,重点论述故障检测断技术在矿井提升机、大中型采煤机、通风机等主要煤矿机电设备中的应用,为矿井的安全高效发展提供技术支持。

【关键词】 故障诊断煤矿机电设备应用

当前,机电设备故障诊断技术是一项发展迅速的新兴检测技术,它在预防和诊断设备故障方面发挥着重要的作用。它能预防重大事故的发生,有效地避免人员伤害和设备损害,为煤矿机电设备的维修管理和日常保养提供重要的技术数据,有利于保证设备的安全运行,并在节约设备的维修费用和降低设备维修成本方面发挥着重要的作用,有利于现代化矿井的发展。

1 故障诊断技术的构成

故障诊断技术包括信号检测、信号处理、状态识别、预测和决策等部分。

(1)信号检测。设备状态信号是设备异常货故障信息的载体,要选择最便于诊断的状态信号(如振动、噪声、温度等),以便能真实、充分地检测到足够数量、能客观反映设备工作情况的状态信号。这是诊断能否成功的关键。

(2)信号处理。它是伴有各种干扰的综合信号中,把能反映设备状态的特征信号提取出来,并精化故障特征信号,以达到提高诊断灵敏度和可靠性的目的。

(3)状态识别。通过对设备状态特征信号进行分析和对比,识别和判断设备状态,确定其是否存在故障,以及故障的部位、原因及严重程度。

(4)预测和决策。预测是对尚未发生的或目前还不明确的事物进行预先的估计和推测,通过预测故障的发展过程,以及在何时进入危险范围,对设备的劣化趋势和剩余寿命做出预报,为进行事故预防和预防维修提供依据。决策是指根据预测预报及故障诊断结论,所应采取的预防和消除故障的方法、措施等。

2 故障诊断的基本方法

2.1 故障信息的采集

故障信息的采集是故障技术的第一步。只有信息正确,才有可能进行正确的分析、判断和决策。因此,故障信息的采集是诊断技术中最重要的内容。一般可用以下几种方法进行故障信息采集。

(1)直接观察。直接观察是现场工作人员根据经验对设备状态做出判断的方法。

(2)噪声及振动的测量。噪声和振动是诊断机器运行状态的重要信息,其测量可分为3个步骤:①测定总的噪声或振动强度,初步判断机器运行是否存在问题。②进行频谱分析,进一步判断机器中的问题发生在哪个环节。③采用一些特殊技术,对特定的可疑零部件进行深入分析。在噪声和振动测量中,仪器可以是便携式的,也可以是固定安装的。后者多用于对重要机器的监控,以防止发生事故和突然损坏。

(3)整机性能测定。整机性能测定是对整台机器的功能进行测定,以取得信息的方法。把其性能劣化与后果联系起来,对其发展趋势进行测定。对整台设备,通常用输入与输出的比较法或输出量的变化趋势进行测定。

2.2 设备运行工况综合诊断

机械设备运行状态的诊断方法是多种多样的,其中以噪声及振动测量、铁谱分析、油位油温检测、无损探伤及超声波等检测方法最为常用。然而,由于一些特殊环境对设备的影响,一些诊断技术在具体诊断中受到限制或影响其准确性,因此产生了进行设备运行工况综合诊断的专家系统。

3 故障诊断技术在煤矿机电设备中的应用

3.1 矿井提升机

矿井提升机担负着提升煤炭、矸石、下放运料、升降人员和设备的重要的任务,因此说提升机的运行是否安全可靠关系着煤矿的安全生产和职工的生命、财产安全。提升机常用的故障有硬故障和软故障两大类。硬故障一般可以通过保护装置解决。而对于软故障来说就需要设备运行工况综合诊断方法来判断,软故障通常是硬故障的前兆,因此说要对软故障进行及时的诊断和预报这对于提升机的安全运行是十分重要的。中国矿业大学研制的KJ46型矿井提升机状态监护系统、ASCC型全数字提升机控制系统等都包含了对提升机运行参数的检测和故障诊断功能,具有制动失灵保护、过卷保护、超速保护功能,均取得了良好的效果,有很重要的现实指导意义。

3.2 采煤机

采煤机是煤矿生产过程中应用最广泛的设备之一。它是集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统。因为煤矿井下工作场所环境恶劣、空间狭小,采煤机才如此复杂和恶劣的环境中工作容易出现故障,而采煤机一旦出现故障将会导致整个采煤工作面中断工作,给矿井带来严重的经济损失。随着现代化煤矿工业的发展,采煤机的功能越来越多,自身结构也越来越复杂,导致发生的故障的原因变得更加复杂。国产的采煤机与国外先进的采煤机相比在故障检测诊断技术方面还有不少差距,主要表现在检测参数的缺少和检测范围的不全面,并且无故障诊断功能。为了改变国产采煤机无故障诊断功能和检测水平低的现状,原煤炭部将“采煤机工况检测及故障诊断系统”的研制列入了“九五”重点科技攻关计划当中。该故障检测诊断系统主要包括了机身检测单元、左右摇臂检测单元、变频器通信单元、工况检测及故障诊断单元、高压控制箱检测单元、检测显示单元这六个单元,在当前煤矿生产过程中已取得了显著的成效。

4 结语

总之,故障诊断技术在煤矿机电设备的诊断和检测中发挥着重要的作用。但是我们也应该看到由于煤炭行业的各种原因,设备故障检测诊断技术应用的范围还比较窄,对故障诊断技术的开发研究投入不足,我国设备故障诊断检测技术在理论上还不成熟,这就需要广大的煤炭研究人员和技术人员不断的探索,从而缩短差距。同时,还应该加强与各个行业间故障检测诊断技术的交流与合作,并进行新技术的推广和应用,使煤矿机电设备的安全性、可靠性得到进一步提高,促进矿井的和谐发展。

参考文献:

[1]王琳.机械设备故障诊断与监测的常用方法及其发展趋势[J].武汉工业大学学报,2000(3):62-64.

[2]周东华,王桂增.故障诊断技术综述[J].化工自动化及仪表,1998(1):42-46.

简介:杨登乐(1981-),男,汉族。2008年毕业于青岛科技大学自动化专业。现就职于兖矿集团机电设备制造厂,主要负责三项异步电

动机、直流电动机的现场维修技术工作和班组技术管理工作。