煤矿机电设备故障诊断与维修技术探讨

煤矿行业的发展，煤矿设备表现出智能化、机械化的特点，设备的可靠性成为煤矿行业中主要关注的点。煤矿作业环境恶劣，增加了机械设备故障的发生机率。本文中围绕综合保护装置(综保)、馈电开关以及移动变电站这些设备为主，专门研究机电设备的故障诊断以及维修技术，致力于提高煤矿机电设备的性能水平。

一、煤矿机械设备的故障分析

本文总结了综合保护装置、馈电开关以及移动变电站这三类设备的故障表现，具体如下：

1.综合保护装置的故障

综保装置的故障主要体现在保护功能失效、误动作、异常显示这三个方面，分析如：(1)综保装置在煤矿井下环境中工作时，内部电路容易受潮，就会有漏电、短路的情况，直接干扰信号，引起保护功能失效的故障，而且一些互感器长期使用后也会出现精度不准确的问题[1]；(2)综保装置的误动作是电磁干扰造成的，装置运行中的强电磁脉冲，最容易干预综保装置的信号，因误判而启动保护动作；(3)综保装置现实异常主要是由线路损坏、接触不良或者是显示屏内置线路损坏造成的，不能正常读数，或者表现为黑屏、乱码等故障。

2.馈电开关的常见故障

煤矿机械设备故障中，馈电开关常见的故障有合闸失败、分闸故障以及漏电跳闸，具体分析如：(1)合闸失败，馈电开关内部接触器的触点出现烧毁、氧化的情况时，会表现出合闸失败，或者是内部弹簧疲劳、卡滞以及电压不足等，这些也会诱发合闸失败的故障；(2)分闸故障，此类故障分为分闸线圈故障，机械机构故障和控制回路故障三类，线圈故障时机械设备无法控制分闸机构，机械故障时馈电开关会卡滞，控制回路故障会引起接触不良、断线等问题；(3)漏电跳闸，馈电开关的漏电跳闸故障分为三种，第一种是自身有漏电故障，比如漏电保护模块损坏，第二种是电缆绝缘层引起的漏电故障，第三种是设置的漏电保护值偏低，电流虽然正常泄露但发生错误跳闸故障。

3.移动变电站的故障

移动变电站的故障有：(1)变压体结构故障，当变压器油受潮以后就会影响绝缘性能，引起局部放电问题，变压体还存在绕组故障，一般是由长期过载、无法散热引起的；(2)高压侧开关故障，主要分为绝缘问题、灭弧能力降低、接地故障及闪络等；(3)低压侧开关故障，这类故障与上文中的馈电开关故障类似，表现为合闸、分闸、卡滞等故障，此类故障较容易引起较大事故，是值的注意的一类故障。

二、煤矿机械设备的故障诊断

针对煤矿机械设备出现的故障，本文总结了两大类故障诊断方法，分别是传统故障诊断和智能故障诊断，具体分析如下：

1.传统故障诊断

传统故障诊断依赖于人工检测，可以直观的找出故障点并且圈出故障范围，总结为以下三类方法。

1.1 外观检查法

维修人员肉眼观察外观并检查，如指示灯、显示屏，部分故障利用外观检查就能得出结论，比如综保显示屏出现黑屏故障时，维修人员可以先观察电源指示灯，排查电源故障。

1.2 仪表检测法

机械设备故障时接入仪表，如绝缘电阻表、万用表等，利用仪表检查机械设备的运行参数，确定出故障点的位置。比如移动变电站的变压器绕组故障，可以采用绝缘电阻表检查是否为绝缘老化，这种检测方法直接、有效。

1.3 替换试验法

煤矿机械设备运行中，如果发现某个设备疑似有故障，可以直接采用完好无损的设备替换下疑似故障设备，检查原有的故障是否消除，如果消除表示可以确定故障元件，如不消除可采用其他故障诊断方法[2]。比如移动变电站运行中出现低压侧故障，维修人员初步判断低压接触器故障，这时就可以采用替换试验法，这类方法适用于紧急状态下的维修操作。

2.智能故障诊断

煤矿机械故障维修中逐步引入了智能技术，智能故障诊断能够实时监测设备的运行，还能起到预警作用，现如今煤矿机械故障的智能诊断表现在两个方面，分别是在线诊断和故障树诊断，具体分析如下：

2.1 在线监测

在线监测技术需要在煤矿机械设备上安装传感器，文中提到的总包、馈电和移动变电站这类设备，就需要安装符合标准的传感器，常见的有电流/电压传感器、温度/湿度传感器、振动传感器等等，这些传感器实时采集机械设备的运行参数，传感器通过煤矿井下的以太网，把采集到的数据传输到井上的监控中心，监控中心安装有数据分析软件，检测人员会把采集到的数据和规范的数据比较，确保设备处于正常的运行参数范围中。传感器检测到的数据超出正常标准时，会自动报警同时提示故障的位置、类型。例如：某矿井作业时监控中心收到了故障警报，传感器监测到移动变电站变压器的油温为 90^∘C ，超出了最大阈值 85^∘C ，监控中心直接提示变压器过热，并发出了警报，提示维修人员检查是否有负载，是否为散热器故障，这种诊断方法提高了故障准确率以及维修的效率。

2.2 故障树诊断

故障树诊断方法是煤矿机械设备故障中比较注重的诊断方法，围绕机械设备的故障构建故障树的模型，分为顶事件、中间事件和底事件三个部分，一般情况下，顶事件设计为故障，中间事件和底事件为故障成因，利用逻辑推理方式定位出故障点。中间事件到底事件属于一个排查过程，比如某煤矿发生馈电开关故障，故障结果提示合闸失败，其中间事件的故障成因组成有：线圈故障、机械故障、接触器故障，维修人员到现场后需按照顺序排查中间事件的故障原因，排除以后再进入到底事件的故障原因，包括：烧毁线圈、触点位置氧化、弹簧失效等，根据事件定位出故障原因并修理，故障树诊断结果的准确率比较高，基本均可超过 90% 。

三、煤矿机械设备故障的维修技术

煤矿行业运行中为了降低机械设备故障的发生机率，提出预防性维修、状态维修以及紧急维修三种策略，具体分析如下：

1.预防性维修

预防性维修需要根据各个设备的使用说明、使用状态以及寿命等，制定出科学、有效的预防维修策略，提供一些维护保养的措施，让其以最佳的状态投入使用，比如馈电开关，预防性维修时需要每个月安排 1 次触点检查、润滑等保养，提前排除潜在的故障隐患。

2.状态维修

煤矿机电设备的状态维修采用的是在线监测系统，该系统直接采集设备的运行参数，每个设备都设定有阈值，接近阈值时就要做预警提示，此时维修人员可组织现场维修。比如馈电开关的电流设置了阈值，如果开关电流有较大波动就会报警提示，维修人员检查线路，防止开关及线路出现过流问题。

3.紧急维修

紧急维修主要针对一些突发故障，现场有应急维修方案，先成立应急小组，再制定故障处理方案，严格按照规范操作，针对一些故障原因不明确的事件，要提前规划好维修方案、维修步骤以及安全事项，紧急维修时一定要做好安全工作，切勿出现带电作业的情况，需悬挂禁止合闸这样的警示标语，保护现场工作人员的安全，待设备正常维修结束后才可通电。

结束语：

综合保护装置、馈电开关和移动变电站这类设备都属于煤矿井下的供电设备，而且是关键的供电设备，做好故障分析、故障诊断以及维修技术，才能满足井下供电的需求，支持煤矿行业的运行。现如今，智能化技术、机械化技术的发展，煤矿机械设备面临这较大的压力，全面组织好故障诊断及维修，完善煤矿行业的运行环境。

参考文献：

[1]霍景刚.煤矿机电设备故障诊断与维修技术[J].煤炭新世界.2023(12)：05-07.

[2] 郝志强. 煤矿井下掘进机电设备故障诊断与维护[J]. 矿业装备.2024(12)：12-14.