综采设备故障分析与诊断技术的应用研究
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一
、
前言
煤矿综采设备是煤矿 生产的基础条件 和必备手段 ，对于现代化矿 井而 言， 高度机械化是采煤生产 的最大优势 。 在我 国高产高效综采设备 已发展 日 益成熟 的阶段 ，各大煤 矿已广泛使用综采设 备。作为高危行 业， 综采设备安全问题运行不容忽视 。 根据大 同煤矿集团公 司近三 年综 采设备使用情况 调查 统计 ，在全 部综采事故 中， 设备事故 占 ６ ％以上 ， ０ 而综采工作 面机 电事故 占工作面 总事故 的 ３ ． ８ ％～ １ ％（ 中 ：采煤机 事故 占 ５ ． ８ ４． 其 ８ １ ％，输送 机事故 占 ５ ３ ． 电气事故 占 １． 。设备事故 中采 煤机事故居首位 ， １ ％， ６ ６ ％） ９ 其次 是工 作面运输机 、 平巷运输设备和 电气事故 。由机电故障引起 的停机 时间 ， 反映了设备的可靠性 、 选型合理性 以及对设 备的操作维护水平 。因此 ， 要实现综采工作面高产高效 ，必须千方 百计地提高 以采煤机 为龙 头的 综采成套设备的开机率。 二、 煤矿综采设备事故统计分析与易发生故障的部位 综采设备包 括采煤机 、 刮板输送机 、 转载机 、 破碎机 、 液压 支架 、 泵 站以及 ３ Ｋ ． Ｖ供电及控制设备。 ３ 易发生故 障的设备及其部件有 ： 电 各类 机及与 电机相 连的耦合器 、 减速器及 主要部件 （ ： 如 轴承 、 齿轮 ）滚筒 、 、 皮带 、 器 、 等。 变压 电缆 按 故障发 生的原 因， 从宏 观上看 ， 设计过程 中材 料 、 配合 、 润滑方式 选择不 当， 对使用条件 、 环境影 响考虑不周到 ； 原材 料不 符合技术条件 ， 铸锻件有缺 陷等 ； 机加工 、 压力加 工和装配缺陷 、 焊接缺 陷 、 热处理变形 等； 运转 中没有 预料 到的使用 条件影 响 ， 已知使用条 件发生变化 ， 过载 、 过热 、 、 滑不 良、 腐蚀 润 操作失误 、 维护不 当、 修理不 当等 ， 都是造成事故 的原 因。 从微观上看 ， 发生机械故 障的原 因在于设备 中零件 的强度 因素 与应力 因素和环境 因素不相适应 。机械设备发生变形 、 损 、 磨 断裂和腐 蚀等 。其 中， 磨损最为常见 ， 断裂后果严重 。 以同煤集 团公 司 ２ ０ 年故 障统 计为例 ， ０８ 综采机 电设备 共发生机 电 故障 ２ ３ ， ２ 次 设备具体 部位发生故障 １５ ， ７ 次 累计影 响生产 １６ ． ， ４１ｈ占 ４ 总 故 障 时 间 的 ７ ．％。 ８２ 设备状态直接关系到生产效益和生产安全 。 为此 ， 一是要采用先进 的设备维护与管理方式 ， 对采煤设备实行 “ 健康” 状况连续监测 ； 是要 二 针对采煤设备 的特点 ， 针对性应用监测 监控技术 ； 三是要建立起新 的设 备维修与维护管理体系 ， 实行状态监测 、 点检维护 、 故障诊断 、 预测 维修 等系列 内容 ， 从根本上解决现有设备管理 中存 在的问题 ， 延长设备 的使
其含量 的变化 ， 以准确地检测润滑油污染度和变质的程度。 可 铁谱分析法 的基本原理 和方法就是用磁性方法把混于润滑 油中的 铁 质磨 粒分离 出来 （ 采用铁谱 仪 ）并按其尺 寸大小依次不重 叠地沉 淀 。 到一块透 明的基片上（ 即制作谱片 ）在显 微镜 下或用 肉眼直接观察 ， ， 对 磨粒的形态特征 、尺寸大小及其差异 等表 面形貌 及成分进行检测 和定 性分析 ， 进而判断磨 损故障的部位 、 严重程度 、 发展趋势及 产生 的原 因 等。 煤矿综采 工作面所用 的采煤机械 ， 由于工作环境 恶劣 ， 潮湿 、 煤尘 粉尘大 ， 大多属低 速 、 且 重载 的行走 设备 ， 工作 过程中还伴 随着 强烈的 冲击和振动 ， 对这些设备故 障的监测通 常首选铁谱分析法 。 它是通过采 集设备的润滑油对 其进行 分析来监测机械传动系统 的运行工况 。 ２０ ０ ７年 ８月 ， 大斗沟矿综采 队 Ｓ Ｊ １ ０ ／０ Ｓ一 ００２ ０型带式输送机 的 ｌ 号 减速箱在一次取油样中发现大量球形颗粒 ，判断为滚动轴 承工作不正 常， 后经拆 检发现第二轴 滚动轴承 的轴 承架 已磨损 ， 出现了事故 隐患 。 由于预报 和处理及 时， 防止 了由此产生 的停机事故 。 实践证 明，铁谱分析法是设 备工况监测和预知维修行之有效 的重 要 手段。 ２利用振动进行设备诊断 、 设备 运行过程 中 ， 由于运行 、 作 、 操 环境 等方面的原 因所 造成 的状 态 的劣化 ， 会表现为振动 的异 常， 同时过大的振动又往往是设备破坏 的 主要原 因。 设备发生故障时 ， 常表现为振动频率的变化。 我们通 常通过 检测振动 的频率 、 转数 、 振动 的速度 、 加速 度 、 位移量 、 相位等参数 ， 运用 频域分析法对 电机 以及各种齿 轮箱等旋转机械转子 的不平衡 、轴 的不 对 中、 机件松动 、 结构共振 、 轴承及齿 轮啮合 等故障进行分析 ， 中找 出 从 产生振动变化的原因 ， 避免事故的进一步发展。
科技 信息
工 应用研究
大 同煤矿 集 团机 电管理 处机 械科 薛 鹏
［ 摘 要］ 本文以大 同煤矿集 团公 司主要机 电设备使用过程 中常见故障为例， 针对煤矿井下设备的特殊 工况， 总结 出了适用 于煤矿机 电设备并能够 对设备 进行有效的状 态监 测、 故障诊 断和检修 的方法 ， 而实现对设备故 障的提 前预测和状 态维护， 高机 电设备使 从 提 用效率。实际的应用结果表 明 ， 采用该项技术可以 实现煤矿设备的可靠 高效运行 ， 为煤矿生产的高产、 高效提供保 障。 ［ 关键 词 ］ 煤矿机 电设备 故障诊 断 工况监测 设备 维护
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前言
煤矿综采设备是煤矿 生产的基础条件 和必备手段 ，对于现代化矿 井而 言， 高度机械化是采煤生产 的最大优势 。 在我 国高产高效综采设备 已发展 日 益成熟 的阶段 ，各大煤 矿已广泛使用综采设 备。作为高危行 业， 综采设备安全问题运行不容忽视 。 根据大 同煤矿集团公 司近三 年综 采设备使用情况 调查 统计 ，在全 部综采事故 中， 设备事故 占 ６ ％以上 ， ０ 而综采工作 面机 电事故 占工作面 总事故 的 ３ ． ８ ％～ １ ％（ 中 ：采煤机 事故 占 ５ ． ８ ４． 其 ８ １ ％，输送 机事故 占 ５ ３ ． 电气事故 占 １． 。设备事故 中采 煤机事故居首位 ， １ ％， ６ ６ ％） ９ 其次 是工 作面运输机 、 平巷运输设备和 电气事故 。由机电故障引起 的停机 时间 ， 反映了设备的可靠性 、 选型合理性 以及对设 备的操作维护水平 。因此 ， 要实现综采工作面高产高效 ，必须千方 百计地提高 以采煤机 为龙 头的 综采成套设备的开机率。 二、 煤矿综采设备事故统计分析与易发生故障的部位 综采设备包 括采煤机 、 刮板输送机 、 转载机 、 破碎机 、 液压 支架 、 泵 站以及 ３ Ｋ ． Ｖ供电及控制设备。 ３ 易发生故 障的设备及其部件有 ： 电 各类 机及与 电机相 连的耦合器 、 减速器及 主要部件 （ ： 如 轴承 、 齿轮 ）滚筒 、 、 皮带 、 器 、 等。 变压 电缆 按 故障发 生的原 因， 从宏 观上看 ， 设计过程 中材 料 、 配合 、 润滑方式 选择不 当， 对使用条件 、 环境影 响考虑不周到 ； 原材 料不 符合技术条件 ， 铸锻件有缺 陷等 ； 机加工 、 压力加 工和装配缺陷 、 焊接缺 陷 、 热处理变形 等； 运转 中没有 预料 到的使用 条件影 响 ， 已知使用条 件发生变化 ， 过载 、 过热 、 、 滑不 良、 腐蚀 润 操作失误 、 维护不 当、 修理不 当等 ， 都是造成事故 的原 因。 从微观上看 ， 发生机械故 障的原 因在于设备 中零件 的强度 因素 与应力 因素和环境 因素不相适应 。机械设备发生变形 、 损 、 磨 断裂和腐 蚀等 。其 中， 磨损最为常见 ， 断裂后果严重 。 以同煤集 团公 司 ２ ０ 年故 障统 计为例 ， ０８ 综采机 电设备 共发生机 电 故障 ２ ３ ， ２ 次 设备具体 部位发生故障 １５ ， ７ 次 累计影 响生产 １６ ． ， ４１ｈ占 ４ 总 故 障 时 间 的 ７ ．％。 ８２ 设备状态直接关系到生产效益和生产安全 。 为此 ， 一是要采用先进 的设备维护与管理方式 ， 对采煤设备实行 “ 健康” 状况连续监测 ； 是要 二 针对采煤设备 的特点 ， 针对性应用监测 监控技术 ； 三是要建立起新 的设 备维修与维护管理体系 ， 实行状态监测 、 点检维护 、 故障诊断 、 预测 维修 等系列 内容 ， 从根本上解决现有设备管理 中存 在的问题 ， 延长设备 的使
其含量 的变化 ， 以准确地检测润滑油污染度和变质的程度。 可 铁谱分析法 的基本原理 和方法就是用磁性方法把混于润滑 油中的 铁 质磨 粒分离 出来 （ 采用铁谱 仪 ）并按其尺 寸大小依次不重 叠地沉 淀 。 到一块透 明的基片上（ 即制作谱片 ）在显 微镜 下或用 肉眼直接观察 ， ， 对 磨粒的形态特征 、尺寸大小及其差异 等表 面形貌 及成分进行检测 和定 性分析 ， 进而判断磨 损故障的部位 、 严重程度 、 发展趋势及 产生 的原 因 等。 煤矿综采 工作面所用 的采煤机械 ， 由于工作环境 恶劣 ， 潮湿 、 煤尘 粉尘大 ， 大多属低 速 、 且 重载 的行走 设备 ， 工作 过程中还伴 随着 强烈的 冲击和振动 ， 对这些设备故 障的监测通 常首选铁谱分析法 。 它是通过采 集设备的润滑油对 其进行 分析来监测机械传动系统 的运行工况 。 ２０ ０ ７年 ８月 ， 大斗沟矿综采 队 Ｓ Ｊ １ ０ ／０ Ｓ一 ００２ ０型带式输送机 的 ｌ 号 减速箱在一次取油样中发现大量球形颗粒 ，判断为滚动轴 承工作不正 常， 后经拆 检发现第二轴 滚动轴承 的轴 承架 已磨损 ， 出现了事故 隐患 。 由于预报 和处理及 时， 防止 了由此产生 的停机事故 。 实践证 明，铁谱分析法是设 备工况监测和预知维修行之有效 的重 要 手段。 ２利用振动进行设备诊断 、 设备 运行过程 中 ， 由于运行 、 作 、 操 环境 等方面的原 因所 造成 的状 态 的劣化 ， 会表现为振动 的异 常， 同时过大的振动又往往是设备破坏 的 主要原 因。 设备发生故障时 ， 常表现为振动频率的变化。 我们通 常通过 检测振动 的频率 、 转数 、 振动 的速度 、 加速 度 、 位移量 、 相位等参数 ， 运用 频域分析法对 电机 以及各种齿 轮箱等旋转机械转子 的不平衡 、轴 的不 对 中、 机件松动 、 结构共振 、 轴承及齿 轮啮合 等故障进行分析 ， 中找 出 从 产生振动变化的原因 ， 避免事故的进一步发展。
科技 信息
工 应用研究
大 同煤矿 集 团机 电管理 处机 械科 薛 鹏
［ 摘 要］ 本文以大 同煤矿集 团公 司主要机 电设备使用过程 中常见故障为例， 针对煤矿井下设备的特殊 工况， 总结 出了适用 于煤矿机 电设备并能够 对设备 进行有效的状 态监 测、 故障诊 断和检修 的方法 ， 而实现对设备故 障的提 前预测和状 态维护， 高机 电设备使 从 提 用效率。实际的应用结果表 明 ， 采用该项技术可以 实现煤矿设备的可靠 高效运行 ， 为煤矿生产的高产、 高效提供保 障。 ［ 关键 词 ］ 煤矿机 电设备 故障诊 断 工况监测 设备 维护