煤矿机械设备故障分析与诊断技术及发展趋势分析

煤矿机械设备故障分析与诊断技术及发展趋势分析

宋鑫耀  ,赵刚

身份证号：372330198601273319；身份证号：330421199104223016

摘要：在煤矿企业生产过程中，煤矿现代化、机械化建设水平不断提高，机械设备能够代替人力完成大量的生产作业工作，是提高煤炭企业生产作业的关键所在，但是，机械设备的作业强度较高，在生产过程中不可避免地会出现一定的故障问题，如果故障问题没有及时识别并维修，会影响整体生产效率。为此，煤矿企业必须做好机械设备故障的分析和诊断工作，并不断创新诊断及时，提高机械设备故障诊断效率，对于煤矿企业发展具有重要意义。

关键词：煤矿；机械设备；故障分析；诊断技术；发展趋势

1煤矿机械设备故障的主要因素

煤矿挖掘主要作业环境在井下巷道中，由于挖掘运输设备种类多、作业环境恶劣、机械操作人员素质参差不齐等因素，造成机械设备发生故障的原因相对比较复杂。例如机械设备自身结构设计缺陷，没有按照规范安装设备造成设备带伤运行，操作人员对设备运行情况不熟悉，煤矿巷道内粉尘、潮湿等恶劣的作业环境，这些都有可能对机械造成损伤。提升机械的稳定性和安全性需要在设计制造环节进行严格控制把关，提升设计的合理性和制造质量，保障机械自身功能和运行质量过关，避免由于机械制造工艺层面不过关而造成频繁发生故障。另外，机械设备长时间运行，一些易损部件和润滑传动装置需要及时进行维修保养，这就需要高超的故障诊断技术，在设备检修诊断环节发现设备的故障隐患，在故障发生前对故障进行有效排除，做好设备故障的预防。

2煤矿机械设备故障分析与诊断技术

2.1振动检测分析诊断技术

振动检测分析诊断技术是一项作为基础的技术类型，在煤矿企业中应用较为广泛，能够快速识别出煤矿机械设备存在的一些简单故障问题。振动诊断检测技术的应用原理为：以煤矿机械设备在运行时产生的信号变化规律作为基础，通过对其信号规律变化，能够识别出当前机械设备是否存在运行故障问题，如果信号变化规律存在异常，则说明机械设备中某一处存在故障。该项技术应用较为简便，诊断检测流程快捷，具有实时性较强等多项优势，能够有效识别出多项多种不同类型的故障问题，所以应用较为广泛，在实际应用中具有良好的效果。

2.2温度在线监测诊断法的具体应用

正常情况下，煤矿机械设备在运转中会维持恒定的运转温度。温度超过一定数值表示机械运转出现异常，温度过高会造成机械系统的损坏。齿轮、轴承、铰链等通过摩擦产热较多的部位需要安装温度监测设施，对设备运行温度进行在线实时监测，确保温度维持在合理范围之内。通过对容易产生高温或者承受摩擦力较大机械部件的实时监测，做好温度变化曲线记录，能够直观反映出机械设备运转的状态，做到对设备故障及时发现，做好故障的预测和监测，防止由于人为的疏忽，造成设备运转高温，甚至引起火灾或者设备损毁。温度在线监测诊断应用的范围比较广泛，具有监测灵敏，反映迅速的优势，但是缺点也很明显，就是对电气设备故障判断有局限性，对热传感器的设计和安装要求较高。

2.3无损检测分析诊断技术

根据当前煤矿企业的生产实践来看，针对煤矿机械设备的故障分析与诊断，无损检测技术的应用较为广泛，无损检测技术是指不对机械设备造成任何损伤的情况下对其内部和外部进行检测，从而识别出机械设备存在的故障维问题，机械设备外部故障检测主要包括超声波检测技术、磁粉检测技术、全息检测技术以及渗透检测技术等，针对机械设备的内部故障主要采用射线检测技术、微波技术等，能够起到良好的效果，最主要的是无损检测技术不需要对机械设备进行拆卸等，所以不会产生任何损伤，能够防止机械设备故障进一步扩大，从而起到来搞的保护作用。

2.4油液磨屑检测法的具体应用

由于机械结构所限，在煤矿机械设备运转过程中，各部件之间会发生机械摩擦，摩擦过程中会有部分金属碎屑混入润滑油当中。根据这个特点，可以利用铁谱分析法，借助磁力作用，把金属碎屑从润滑油液中分离出来，从而对机械设备的运转状态进行检测。通过对金属碎屑的多少、大小、形状，以及成分进行精确分析，推断机械设备运转的健康程度，发生磨损的部位及原因，从而进行针对性的修理。

3煤矿机械设备的使用维修改进措施

3.1做好有意识的预防性维护工作

主动预防性维护是指当机械设备处于良好状态时，工作人员及时进行检测和诊断，以防止中后期故障问题扩大，提高抗风险能力。在机械设备使用的整个过程中，会出现整体体温升高等情况，对机械设备造成一定的损失。因此，将及时对设备进行测试，对小问题立即进行修复，加强机械设备在煤矿行业的应用，提高维修频率，从而预防重大故障，在很大程度上降低设备故障的风险。

3.2应用后维护

现阶段，许多煤矿企业没有认识到机械设备管理的必要性，只注重煤矿开采带来的经济效益，而不注重设备管理方法。机械设备长期使用后，工作人员简单地切断了设备电源，没有对机械设备进行全面检查，直到出现故障才进行维护和检查，导致机械设备消耗率高，财产损失大。因此，每次使用设备后，必须立即进行故障诊断。根据现场设备故障诊断和技术指标分析，判断机械设备是否存在故障问题，并尽快进行维修。如果没有问题，则应进行机械设备的维护，增加机械设备的使用寿命，以便更好地进行后期应用，提高采矿效率。

3.3增强专业技术人员的责任感

在煤矿生产和加工的各个阶段，都必须使用大量的机械设备。因此，可以说，机械设备的质量直接影响到安全工作的质量水平。因此，为了更好地实现合理有效的风险防控，防止故障条件的发生，专业技术人员的责任感和技术实力尤为重要。员工必须有维护和检查的观念，每次使用后都要及时进行检查，确保设备出现问题后能在第一时间检测到并进行维护，防止安全生产事故的发生。当故障发生时，它可以凭借自身的专业技术实力进行诊断，掌握故障的位置，具有修复能力，防止损坏进一步扩大。相关煤矿企业还应增加资产的资本投资，购买优质设备，并根据实际生产规程对具体合格的机械设备进行实际操作，以满足当代高韧性工作的要求。

4煤矿机械设备分析和针对技术发展趋势分析

模糊数学在煤矿机械设备的分析与诊断技术方面逐渐取得应用，因为煤矿机械设备的故障发生存在多种复杂的关系，故障类型与故障原因具有不对应性，所以采用故障树分析和诊断技术具有不确定性，不确定性则为模糊性。将模糊数学技术应用在煤矿的机械设备诊断中，能够得到机械设备故障原因和故障特点的非线性数学模型。在应用模糊数学技术时，需要选择最合适的表现方法，建立故障预测与故障愿意矩阵，从而能够更加准确地分析故障结果，有利于提升煤矿机械设备故障分析和诊断效率。

在针对煤矿机械设备的诊断技术中，近年来，神经网络技术的应用频率逐渐上升，神经网络诊断技术采用多分辨率的方式，通过对频率窗和时间窗的结合，对机械设备的信号进行动态化修正，相比传统的振动分析技术而言，神经网络技术分析结果更加准确，且神经网络技术具有深度学习功能，能够根据每次检测的数据对自身的数据库进行完善，是一种有效的机械设备诊断分析技术，能够解决一些当前无法解决的问题，同时，能够与数学模型等方法得到深度结合，提高故障分析结果准确性，是未来煤矿机械设备分析与诊断技术发展的主要方向。

结论

煤矿机械设备是煤矿企业生产运营的基础，设备运行状态直接决定着煤矿产量的高低。机械设备发生故障，不仅会影响到煤炭挖掘，在严重情况下会造成设备的损伤，威胁到企业职工的生命安全。所以必须采用先进科学的方式，在做好故障预防的同时，对故障及时做出诊断和排除，减少安全事故的发生。

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