提高煤矿设备可靠性的机电一体化维护技术

引言

在科学技术快速发展下，煤炭生产中应用到的机械设备与机电一体化技术的有机融合，已成为产业发展的必然趋势。传统维护方式多依赖人工巡检与事后维修，存在故障发现滞后、维护效率低下等问题，易导致设备停机影响生产。机电一体化维护技术将机械工程、电子技术与信息技术深度融合，能够实时感知设备运行状态、精准诊断潜在故障并实现部分维护作业自动化，从被动应对转向主动预防。研究该技术并非单纯追求技术先进，而是通过其在设备监测、故障处理和维护执行等方面的优势，减少故障发生率，缩短维护时间，从根本上提升煤矿设备的可靠性，为煤矿生产的连续性与安全性奠定坚实基础。

一、机电一体化维护技术提升设备可靠性的核心方向

1.1 基于智能传感的设备状态实时监测技术应用

基于智能传感的设备状态实时监测技术，通过在煤矿设备关键部位安装多种传感器，实现对设备运行参数的持续捕捉。在采煤机的截割部、行走部等易损部件安装振动传感器、温度传感器，实时监测振动频率、温度变化，及时发现轴承磨损、齿轮啮合异常等问题；在运输机的电机上部署电流传感器，监测电流波动，判断电机负载是否异常。传感器采集的数据通过矿用防爆通信线路传输至地面监控中心，经处理后以可视化图表呈现，使维护人员无需下井即可掌握设备运行状态。

1.2 依托数据融合的设备故障预警与诊断技术开发

依托数据融合的设备故障预警与诊断技术，整合来自不同传感器、不同设备的监测数据，进行综合分析以提前发现故障征兆并精准定位故障点。将采煤机的振动数据、温度数据与历史故障记录融合，通过算法分析数据变化趋势，当数据接近预设阈值时发出预警，如预测截齿可能在短期内磨损过度；将运输机、转载机等关联设备的运行数据融合，诊断是否因某一设备故障引发连锁反应。

1.3 采用远程控制的设备维护作业自动化技术实施

采用远程控制的设备维护作业自动化技术，通过远程操控系统与自动化执行机构，实现部分维护作业的无人化。对于井下危险区域的设备，如高瓦斯区域的通风机，可通过地面远程控制平台调整其转速、切换运行模式，无需人员进入危险区域；在设备润滑系统中安装自动注油装置，根据监测到的设备运行时长与磨损状态，远程控制注油时间与注油量，保证润滑效果。对于需要更换的小型部件，可借助井下巡检机器人携带工具完成简单更换作业，人员在地面监控操作。

二、机电一体化维护技术的实施路径

2.1 构建设备全生命周期的机电一体化维护管理体系

构建设备全生命周期的机电一体化维护管理体系，涵盖设备从采购、安装、运行到报废的各个阶段。在设备采购环节，引入具有智能监测接口的机型，为后续机电一体化维护奠定硬件基础；安装阶段，同步部署传感器与数据传输线路，确保设备与监测系统无缝对接；运行阶段，通过实时监测数据制定个性化维护计划，如根据采煤机的实际运行负荷调整保养周期；报废阶段，利用全生命周期积累的数据评估设备可靠性，为新设备选型提供参考。该体系打破了各阶段维护工作的割裂状态，使维护管理形成闭环，确保机电一体化技术在设备整个生命周期内持续发挥作用。

2.2 推动维护流程与机电一体化技术的深度融合

推动维护流程与机电一体化技术的深度融合，需对传统维护流程进行重构与优化。将智能监测数据作为维护工作的起点，替代传统的 “定期维护” 模式，如当监测到液压支架压力异常时，立即触发维护流程而非等待固定保养时间；在故障诊断环节，以数据融合分析结果为依据确定故障原因与处理方案，减少人工经验判断的偏差；在维护执行环节，优先采用远程自动化作业，人工维护仅作为补充，如简单故障由远程控制处理，复杂故障结合人工与自动化设备协同解决。通过这种融合，使维护流程更贴合机电一体化技术的应用特点，提升维护工作的科学性与高效性。

2.3 实现不同设备维护系统的机电一体化协同联动

实现不同设备维护系统的机电一体化协同联动，打破各设备维护系统的信息壁垒，形成统一的维护协同平台。将采煤机、刮板输送机、液压支架等综采设备的维护系统互联互通，当某一设备发出故障预警时，相关设备的维护系统自动调整运行参数，如采煤机截割部故障时，输送机自动降低运行速度，避免物料堆积；将通风、排水等辅助设备的维护系统与主生产设备维护系统联动，确保辅助设备能根据主设备运行状态及时调整，如主设备满负荷运行时，通风系统自动增强风量。这种协同联动使维护工作从单一设备管理转向系统整体管理，避免因局部设备维护不当影响整个生产系统的运行，提升了煤矿设备整体的可靠性。

三、保障机电一体化维护技术有效应用的策略

3.1 培养具备机电一体化知识的复合型维护人才

培养具备机电一体化知识的复合型维护人才，需兼顾机械维护、电子技术与信息技术的综合能力。通过系统培训，使维护人员掌握智能传感器的工作原理与安装调试方法，能够解读监测数据；了解数据融合算法的基本逻辑，看懂故障诊断报告；熟悉远程控制系统的操作流程，能精准执行远程维护指令。开展 “师带徒” 实践教学，由经验丰富的技术人员带领新人参与实际维护工作，提升其在复杂煤矿环境中应用机电一体化技术的能力。

3.2 建立适配煤矿环境的维护技术标准与规范

建立适配煤矿环境的维护技术标准与规范，需考虑煤矿井下高湿、高尘、有瓦斯等特殊环境对技术应用的影响。制定传感器选型标准，明确在不同环境下应选用的防爆等级、防护等级，如高瓦斯区域传感器需达到 ExdⅠ 级防爆；规范数据传输协议，确保在复杂井下环境中数据传输的稳定性与安全性，防止信号干扰或泄露。制定维护作业规程，明确远程控制操作的权限划分、应急处理流程，如远程停机操作需经过双人确认；规定自动化维护设备的定期校验周期与方法，保证其在恶劣环境下的精度。

3.3 完善机电一体化维护技术的迭代升级机制

完善机电一体化维护技术的迭代升级机制，需确保技术能适应煤矿设备更新与生产需求变化。建立技术应用反馈渠道，由一线维护人员定期反馈技术在实际应用中的问题，如传感器在高尘环境下的监测精度下降、远程控制系统响应延迟等；与技术研发机构合作，针对反馈问题进行技术改进，如开发抗尘性能更强的传感器、优化系统通信模块减少延迟。

四、结论

提高煤矿设备可靠性的机电一体化维护技术，通过智能传感监测、数据融合诊断、远程自动维护等核心方向发挥作用，经全生命周期管理、流程融合及系统协同等路径实施，辅以复合型人才培养、标准建立和技术迭代机制保障，能有效提升设备可靠性。该技术减少故障发生与维护时间，为煤矿安全生产高效运行提供有力技术支持，是煤矿设备维护技术发展的重要方向。

参考文献：

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