矿井开采机械设备故障综合诊断方法

2020年第7
期2020年7月
随着煤矿科学技术的发展，中国煤矿的开采已经基本上实现了完全机械化。

机械设备的正常运行对煤矿生产具有十分重要的意义。

若机械设备在运行过程中出现故障，则会影响到生产的效率，甚至会影响到煤矿生产的安全性[1-2]。

因此，在机械设备发生故障后，就要迅速消除故障。

为了加快对故障的排除，需要采用一些故障诊断方法。

此外，还需要对机械设备的运行状态进行监测，以便能及时地发现设备运行中的故障。

矿山生产环境恶劣，引起机械设备故障的原因有很多，应该根据具体的原因采取相应的措施。

本文分析了机械设备发生故障的原因，介绍了现有的故障诊断方法，并探讨了未来故障诊断方法的发展趋势。

下面本文将围绕这些内容展开论述。

1矿山机械设备故障原因分析
很多矿山机械设备多是在地面进行设计和试验的，在煤矿井下实际应用时周围环境发生了很大的变化，很容易发生各种故障。

机械设备在运行过程中发生故障的原因是多方面的，这是因为机械设备内部结构精细复杂，任何一个部件在井下环境中都可能发生故障。

总的来说，矿山机械设备故障的发生包括以下几方面的原因：机械设备设计缺陷、人为操作失误以及设备运行维护不当。

下面分别进行具体分析。

1.1机械设备设计缺陷
在设计机械设备时，不可能完全考虑到煤矿井下生产过程中的所有情况，导致机械设备不能适应井下
所有的生产状况，这就产生了一种设计缺陷。

这种缺陷只有在某种特定的情况下才显现出来，对设备的正常运行造成影响。

在进行设备采购时，若能考虑到设备的适用性，则可以有效地避免部分缺陷。

但是，要想完全避免设计缺陷是比较困难的，这是由于设计的缺陷在运行很长时间后才能显现出来。

当设备的设计缺陷显现出来后，会造成设备故障，例如运行过程中轴承断裂、设备发热严重，这也给设备的维修带来了困难[3]。

对于这种由于机械设备设计造成的故障，一般很难通过维修来解决。

这就要求在采购设备时选择一些大的厂家。

1.2人为操作失误
由于煤炭行业属于高危行业，人员更换比较频繁，这就会造成技术员对设备的性能总是处于适应的过程中。

由于设备操作人员对设备操作不熟悉，很容易出现机械设备误操作，这种情况下，不仅会导致机械设备发生故障，甚至还会导致机电设备损坏。

与此同时，煤矿企业人员作业时间比较长，但人的精力有限，导致在操作设备中发生失误。

人为操作失误多是由于操作经验不足或人的生理极限导致的。

很多情况下，若设备操作失误能得到及时纠正，可能不会引发特别严重的故障，但还是会使得机械设备某些零件磨损严重。

1.3设备运行维护不当
矿山机械设备都有着其独特的安全使用范围，在这个范围以内可以保障设备的安全运行，超出这个范围就可能会出现故障。

同时，机械设备都有着其特定的输出功率，若载荷超出机械设备的额定功率，则运行时必然会出现故障。

很多机械设备在运行过程中会散发大量的热，这就要求设备每隔一段时间停机一次，以免热量散
收稿日期：2020-01-21
作者简介：武斌，1981年生，男，河北怀来人，2015年毕业于太原理工大学电气工程及其自动化专业，助理工程师。

矿井开采机械设备故障综合诊断方法
武
斌
（阳泉煤业（集团）有限责任公司二矿，山西阳泉045000）
摘要：由于矿山恶劣的生产环境，机械设备在运行过程中容易发生各种故障，影响煤矿的正常生产。

为了能及时地
对矿山机械设备故障进行维修，必须对机械设备的故障进行准确的诊断。

分析了矿山机械设备发生故障的原因，介绍了故障诊断的基本原理及一些诊断的方法，可以为矿山机械设备的故障诊断提供一定的参考。

关键词：矿井开采；机械设备；故障诊断；无损检测中图分类号：TD607；TD407文献标识码：A 文章编号：2095-0802-(2020)07-0134-02
Comprehensive Fault Diagnosis Methods of Mining Mechanical Equipment
WU Bin
(No.2Coal Mine,Yangquan Coal Industry (Group)Co.,Ltd.,Yangquan 045000,Shanxi,China)
Abstract:Due to the bad production environment of the mine,the mechanical equipment is prone to various failures in the opera-tion process,which affects the normal production of the coal mine.In order to maintain the mechanical equipment faults in time,it is necessary to diagnose the faults accurately.This paper analyzed the causes of the failure of mining mechanical equipment,introduced the basic principles of fault diagnosis and some diagnostic methods,which can provide some reference for the fault diagnosis of mining mechanical equipment.
Key words:coal mining;mechanical equipment;fault diagnosis;nondestructive
testing
（总第178期）技术研究
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2020年7月
2020年第7期发不出去，导致机械设备性能下降。

这种过热现象会
经常出现，因为机械设备散热特性很容易被忽略。

此外，设备的老化也是机械设备发生故障的诱因之一。

在设备老化后，很多内部元件在运行时不能有效地发挥其作用。

例如：液压设备的液压管路因老化而破裂，出现漏油现象，影响液压设备的输出功率。

一般情况下，设备的寿命是能够满足矿井开采使用需求的，但是很多设备由于运行维护不当，老化严重，增大了设备发生故障的可能性。

2
机械设备故障诊断基本原理及方法分析
2.1
故障诊断的基本原理分析
基于信息处理技术发展起来的故障诊断技术，在机械设备的运行和维护中发挥了关键的作用，其主要优势在于可以及早地发现机械设备故障，诊断结果更加精确，效率非常高。

机械设备故障诊断的原理如图1所示。

图1机械设备故障诊断的原理图
由图1可知，机械设备故障诊断主要包括以下几个过程：信号采集、特征提取、状态识别以及诊断决策。

信号采集是故障诊断的基础，在机械设备发生故障后，其某个状态量会发生变化，通过传感器采集这些信号并存储起来，可以为故障的诊断提供依据；特征提取是根据采集来的信号提取出其中的异常信号，以此来判断故障的特征；状态识别是根据提取的故障特征与数据库中的故障特征进行对比，从而准确识别故障的类型；在确定设备的故障类型后，就可确定故障维修的方案，这个过程叫做“诊断决策”[4]。

常用机械设备的状态信号主要有振动、速度、温度、压力等。

为了准确采集到这些状态信号，要求传感器能适应煤矿井下恶劣的环境，主要是抗高温、防潮以及抗干扰。

故障诊断的关键在于状态的识别，而状态的识别依赖于数据库中的故障类型，这就要求故障数据库中收录的信息十分丰富。

2.2机械设备故障综合诊断方法分析
在矿山机械设备运行过程中，常用的故障诊断方法有油液分析诊断方法、振动监测诊断方法、无损检测诊断方法以及红外温度监测方法。

下面将对这几种故障诊断方法进行简单的分析。

机械设备需要各种油来维持运行，例如机械设备的润滑油、液压设备的液压油等，在油的特性达不到标准时，会导致设备发生一定的故障。

为此，多采用油液分析诊断方法来对机械设备的运行状态进行监控。

油液监测主要是监测油中某种物质含量的变化或特性的变化，例如润滑油中的金属屑增多，液压油的黏度
降低，据此可以及时发现某种故障。

机械设备供油系统中油的质量表征了零件的运行状态，是一种间接的诊断方法。

振动是机械设备运行过程中必然出现的一种机械信号，通过对这种信号的监测，就可以发现机械设备的运行有无异常。

一般情况下，机械设备在出现故障时通常会出现振动异常现象，研究机械设备发生故障时的振动频率，就可以判断故障原因，从而及时排除设备故障。

这种诊断方法虽然简单直观，但是识别度很低，需要配合其他诊断方法才能识别设备的故障类型。

一些机械设备在运行过程中，其杆件内部会出现裂纹，长时间不处理会影响到设备的安全性。

这些裂纹在杆件的内部，肉眼看不见。

为了在不破坏机械设备的前提下实现对物体内部裂纹的探测，就要用到无损检测诊断方法，其基本原理如图2所示。

常用的无损检测诊断方法主要包括超声波检测、放射射线检测、电磁检测等，其主要优势在于安全快捷，但也具有一定的局限性，需要根据检测的对象选择合适的检测诊断方法。

b .初始脉冲与伤脉冲的时间间隔；b 0.伤脉冲与底脉冲的时间间隔；
l .工件的宽度；d .缺陷的位置距离探头的距离。

图2无损检测诊断方法的基本原理图
3结语
在机械设备发生故障后，要迅速地消除故障。

为了加快对故障的排除，需要采用一些故障诊断方法。

机械设备故障多是由机械设备设计缺陷、人为操作失误以及设备运行维护不当造成的。

故障诊断主要包括信号采集、特征提取、状态识别以及诊断决策4个过程。

故障诊断的关键在于状态的识别，而状态的识别依赖于数据库中的故障类型，这就要求故障数据库中收录的信息十分丰富。

参考文献：
［1］薛雪.矿山开采综合机械设备的故障诊断方法［J ］.世界有色
金属，2019(19)：49.［2］徐宝，刘成.矿山机械设备故障诊断与监测方法研究［J ］.世界
有色金属，2019(17)：32-33.
［3］林汪洋.矿山机械设备故障诊断技术［J ］.煤矿机电，2019，40(4)：
76-78.
［4］张远祥.矿山机械的故障诊断及维修管理策略探讨［J ］.科技
经济导刊，2019，27(11)：55-56.
（责任编辑：刘晓芳）
信号（数据）采集信号（数据）采集
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特征提取特征
提取
故障特征信号状态识别
识别与诊断结果诊断
决策
典型故障（故障模拟）机械设备（信号）
扫描发生器
高频发生器
接收放大器
始脉冲伤脉冲底脉冲示波管
探头
工作
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b 0
d 茵
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