煤矿井下电钳工处理掘进机电气故障的有效方法

中图分类号：TD407 文献标识码：A

引言

煤矿井下掘进机电设备是煤矿生产系统的重要组成部分，其运行状况直接关系到煤矿生产安全和效率。然而，由于煤矿井下环境恶劣，设备运行过程中常常会发生各种故障，如果不能被及时发现和处理，将会对煤矿生产造成严重影响。因此，煤矿井下掘进机电设备故障诊断技术的研究和应用对保障煤矿安全高效生产具有重要意义。

1 掘进机电气系统故障分析

电气系统在对掘进机进行集中控制和保护的过程中起着关键作用，能够保障掘进机的稳定运行，与此同时，它还提高了掘进机的智能化水平，有效地提升了掘进机的工作效率，因电气系统精密程度高，操作专业性强，其故障修复难度也更大。（1）常见故障就是电气系统核心部位电力线通信（PLC）技术无输出，而控制按钮损坏、综合保护器输出故障和自然节点损坏等，都有可能导致 PLC 无输出，因此需要对PLC 系统故障的出现原因，进行具体的分析。PLC 系统自带状态显示灯，通过实时观测显示灯状态，就可以快速找出PLC 无输出的具体原因。若状况指示灯亮，表示系统输出正常，若不亮，则表示没有输出。同时也可根据综合保护装置的工作状况，判断出系统的输入回路的状况，找出对应的故障，并及时排除。此外在应用 PLC 系统时，仍需要一些外部软件和硬件设备辅助，如果辅助设备发生了损坏，也会对最后的输出问题产生影响，因此须同时检测辅助设备，防止问题扩大。（2）作为电气系统基础部分，线圈故障将直接影响到整个电力系统，进而影响到掘进机的正常运转。在常见案例中，线圈不能导通是最普遍的一种情况。由于线圈有两种，一种是接触器线圈，另一种是继电器线圈，在故障排除时候应该进行具体分析。一般情况下，接触器线圈不通电的原因是：线圈烧坏、未接通直流电源和继电器损坏。继电器线圈不能导通除了上述两种原因外，PLC 没有输出也是造成继电器线圈不能导通的重要因素之一。所以，当线圈不能导通时，我们需要使用万能表进行检测，如果有电流通过，就表示可以导通，如果没有，就表示不能导通。当继电器线圈不能导通时，可以观察PLC 输出端，从而判断其是否有故障。一旦发生了部件损坏，就可以直接更换部件，从而确保了掘进机的正常运转。

2 煤矿井下掘进机电设备维护措施

2.1 实时监测模块

实时监测模块主要功能是对掘进机的关键电气参数进行连续采集与监视。该模块由多个传感器节点、现场总线、数据采集器等硬件设备组成，并配套相应的监控软件。传感器型号涵盖CS-PT100 温度传感器、HZ-DW5350 速度传感器等，可实现对电机温度、转速等参数的高精度测量。现场总线采用基于RS-485 的 Modbus 协议，传输速率可达10Mbps。模块的工作流程如下：首先，各传感器节点实时感知掘进机的温度 T、电流 I等状态量，并根据公式 U=IR 计算得到电压U，其中I 的量程为 0～500A ，R 为固定电阻值。然后，这些状态数据经过现场总线传输至数据采集器，并转换为标准的数字信号。监控软件对数字信号进行解析和处理，提取出关键特征参数。同时，软件还会将参数值与预设阈值进行比较，若超出阈值范围，则生成报警信息。比如，当电机温度 T 超过临界值Tc=150℃时，系统就会发出过热警告，提示操作人员及时处理。整个过程中，系统还会将监测数据存储到数据库中，以便后续的故障诊断和趋势分析。

2.2 远程可视操作故障智能诊断

掘进机故障智能诊断系统是由软件控制系统对数据进行智能分析，对运行中的异常数据进行智能判断和分析，当现场的异常值较多时将会自动生成故障案例，由自学习机制对数据进行集中处理，同时异常特征由工业以太网发送到显示屏。异常值在显示屏中会自动保存为历史记录，生成的历史记录会自动保存在存储模块中，可以根据实际需求随时调用历史记录和导出数据。掘进机在对异常状况进行识别时，首先需要对系统进行初始化，将不同模块的数据进行刷新，将掘进机现场采集到的数据与自身运行数据作为特征输入，通过 CBR 推理对数据进行处理，结合故障库案例对异常特征进行自动匹配故障，当系统中输入的故障案例与现场实际数据吻合时将会自动识别故障并进行精确定位。当现场显示异常值与故障案例中不一致时，通过RBR 推理对故障进行解析，基于异常特征采取对应的规则进行智能诊断，得到综合诊断结果。掘进机故障将会自动保存在案例故障库中，作为下次异常发生后的比对参考。当设备下次出现异常数据时，首先会将异常参数与故障库中的案例进行对比，从而可以大大缩短设备故障识别时间。当实际异常值与案例库中无法匹配时，会自动生成新特征，采用智能分析系统得到故障原因，建立了掘进机故障智能监控系统。故障确定后会自动对诊断结果反馈到上位机监控系统端，并触发报警机制进行自动报警，显示故障原因、维修措施和历史记录，可以随时调用掘进机的异常发生时间以及数据变化波动趋势，便于后期实现设备连锁控制。

2.3 提高掘进设备的性能与适应性

针对掘进设备可靠性和适应性不足的问题，应加大掘进设备研发投人，提高设备的性能和质量。一方面，加强对截割头、液压系统等关键部件的研发和改进，提髙其耐磨性和可靠性，延长设备的使用寿命。采用新型的耐磨材料制造截割头刀具，提高其抗磨损能力；优化液压系统设计，提高其稳定性和可靠性，减少泄漏和故障的发生。另一方面，根据不同地质条件，研发具有更强适应性的掘进设备，如针对硬岩巷道的大功率掘进机、针对软岩巷道的高效掘进设备等。改进设备的截割方式、装载方式和运输方式，可提髙设备在不同地质条件下的掘进效率。同时，加强掘进设备的配套性研究，优化各设备之间的衔接和配合，提髙整个掘进系统的运行效率。

3 结束语

总之，掘进机作为煤炭开采中主要设备，其性能直接影响着煤矿的正常生产。为进一步提高采煤效率，必须对掘进机出现的故障及时采取相应的处理措施。本文对掘进机故障进行了简单的分析，并提出了相应的解决办法，对掘进机的故障维护有一定的借鉴意义。只有对掘进机的故障原因进行准确分析，并及时采取相应的处理方法，来保障掘进机的稳定和高效作业，并有效延长煤矿掘进机的使用寿命，从而提升企业的经济效益。

参考文献：

[1] 李 超 同 . 煤 矿 井 下 掘 进 机 电 设 备 故 障 诊 断 及 维 护 [J]. 能 源 与 节能,2023,(01):191-193.

[2] 路鑫.煤矿掘进机电故障诊断与维护管理[J].矿业装备,2022,(03):200-202.

[3] 张 冬 冬 . 煤 矿 井 下 掘 进 机 机 电 设 备 故 障 诊 断 及 维 护 [J]. 矿 业 装备,2021,(06):212-213.

[4] 杨晋平. 煤矿井下掘进机机电设备故障诊断及维护分析[J]. 矿业装备,2021,(06):256-257.

[5] 王 建 盛 . 煤 矿 井 下 掘 进 机 机 电 故 障 诊 断 与 维 护 探 讨 [J]. 煤 炭 与 化工,2021,44(S1):78-79+126.