煤矿井下机电设备运行状态监测与智能诊断

摘要：合理运用煤矿机电设备的故障检测诊断技术不仅可以提高设备的可靠性和安全性，降低突发故障的风险，还有助于延长设备的使用寿命，优化维修策略。通过了解煤矿机电设备机械故障的类型以及其所产生的影响，提出了煤矿机电设备机械故障检测诊断技术的应用实践，以此来进一步提升煤矿的整体生产效率和安全管理水平。

关键词：煤矿；机电设备；运行状态监测；智能诊断

引言

在煤矿生产过程中，井下机电设备的稳定运行是确保安全生产和提高生产效率的关键。这类设备包括但不限于提升机、通风机、泵及输送系统，它们在极其恶劣的地下环境中运行，面临着湿度高、粉尘多、温度变化大以及机械振动等不利条件。因此，对这些设备进行有效的运行状态监测与故障智能诊断，不仅可以提前发现潜在故障，避免事故的发生，还能优化设备维护计划，延长设备使用寿命，确保生产效率和安全。

1机电设备故障概念

机电设备故障指煤矿使用的机电设备或组成部分原有功能不能发挥作用。在功能层面，机电设备故障可以表现为两种形式：一种是设备偏离正常运行轨迹，通常是由非标准的操作流程或设备设计瑕疵引发的偶然性故障；另一种是设备在使用过程中随着时间推移，由于磨损量增加，完全丧失原有使用功能。煤矿机电设备发生故障和机械零部件磨损有很大关联，机械零部件损耗分为三个阶段。首先是设备运转初期磨合阶段，因为每一个部件还没有完全进入工作状态，容易产生磨损，例如齿轮啮合不当。其次是设备进入中期稳定消耗阶段，这个时候每一个零部件逐渐进入工作状态，开始稳定运行，这个阶段需要加强对设备的检修与日常维护，尽可能减少损耗。再是设备通过一段时间使用后处于耗损速度加快阶段，机械零部件使用到这个时期，其质量和性能出现明显下降，一般维修措施难以保证设备在运转中达到预期效果，因此一旦到后期，需要及时更换出现问题的零部件，保证机电设备能正常且安全运转。

2机电设备常见的故障类型

煤矿作业环境中，机电设备的多样性和复杂性使得其故障类型纷繁多样，每种设备故障往往需要针对性的处理策略。基于丰富的井下机电设备运维经验，可以将常见的机电设备故障归纳为以下几大类：第一类是零部件磨损导致的故障，主要是由于机电设备长时间连续运行，部分关键部件因承受高强度工作而逐渐磨损，最终引发设备性能下降或完全失效。第二类是设计适应性不足引起的故障，主要体现在煤矿通用的机电设备在面对井下特有的高温、高湿、高粉尘等极端环境时，若设计之初未充分考虑这些特殊条件，或防护措施不足，便容易引发故障。第三类是过载运行造成的故障，这类故障常见于设备承受超过其设计负荷的电流、压力等情况，如变压器因负载过大而失稳，或电路中发生局部短路等，均可能引发严重的机电故障。第四类是设备自然老化至报废阶段所出现的故障，这是设备生命周期的必然结果，随着使用年限的增长，设备整体性能逐渐衰退，直至无法继续满足生产需求。第五类是人为操作失误导致的故障，这类故障往往由于操作人员技能不足、疏忽大意或违反操作规程而引发，对设备的安全稳定运行构成直接威胁。

3煤矿机电设备故障诊断技术分析

3.1人工现场故障诊断技术

煤矿机电设备在作业过程发生故障时，井下工作人员必须在极短时间内采取措施准确应对。专业的技术人员可以凭借丰富的经验，在设备温度、压力和润滑情况等参数发生变化时，对设备出现故障的部位与类型做出初步判断。要想深入了解故障原因，例如设备是否存在电路短路、液压油是否异常，还需使用专业检测工具对设备外部信息进行全面分析。通过设备故障判断与监测获取的数据，为煤矿机电设备维修工作提供指导，也需要对其他方面加强重视程度。尽管人工现场故障诊断法依赖技术人员的经验和技能，但仅仅依赖传统的检修工具识别设备故障效率不高，在实际操作中会限制应用效果。

3.2振动分析技术

振动分析技术是一种广泛应用于煤矿机电设备故障检测的重要手段，通过对设备运行过程中产生的振动信号进行监测和分析，可以有效识别设备的运行状态和潜在故障。振动分析技术基于物理原理，利用加速度传感器、振动传感器等设备，实时采集设备的振动数据，这些数据通常以时域、频域和时频域3种形式进行处理。时域分析主要关注振动信号的幅值和波形，能够直观反映设备的运行稳定性。频域分析则通过傅里叶变换将时域信号转化为频率成分，帮助识别故障特征频率，如齿轮啮合频率、轴承故障频率等。时频域分析则结合时域与频域的优势，能够分析信号在时间上的变化情况，适用于非平稳信号的检测。

3.3应用监控管理技术与延伸设备交接技术

煤矿机电设备检修与优化技术还需应用监控管理技术与延伸设备交接技术，从而为设备的平稳运行保驾护航。考虑到煤矿机电设备所面临的实际运行环境与需求，应加大自动化调试技术应用力度，除了要关注运行时期的稳定性能之外，还需创新性地应用现代化的先进全面管理系统，增强安全管理成效，充分发挥其优势，以此更加契合当前的煤矿机电设备高标准监控需求。统筹规划及设定煤矿机电设备监测系统时，要从多个角度应用监测设施，尤其要测量设备现场的瓦斯数值，从而更加详细深入地监控煤矿机电设备生产全过程，强化设备运行安全系数。自动化技术已经被广泛地应用在煤矿机电设备中，设备可实现自动化运行，为了降低其出现故障问题的概率，还应当采取延伸设备交接技术，重点关注设备在调试时期的数据交接成果，以此作为程序系统建设依据，提高机电设备调试工作高效化水平。检修维护煤矿机电设备时，维护管理人员务必及时进行对设备故障问题的彻底研究，并制定切实可行和合理的故障解决对策，以避免今后再次出现相似的设备故障问题，并深刻意识到风险规避的巨大价值。煤矿的机械设备在自行调试阶段，应能够按照预先所确定的静态调试要求，自动化地进行动态化的数据检查工作，该阶段的具体停止时间是在发现机械设备的工作发生问题后，即停机自主调试，首先检测电源状态，然后再检查机械设备其他零件的工作状况，调试环节的工作次序也不能任意改变。

3.4温度监测技术

在煤矿机电设备故障检测中，通过温度监测技术的有效应用能够在故障发生之前采取适当的预防措施，该技术主要通过实时监测设备的温度变化，帮助识别潜在的故障风险，技术应用通常依赖于温度传感器，如热电偶、热敏电阻和红外温度计进行数据采集。这些传感器被安装在关键部件上，如电动机、轴承和变速器，以便持续监测其温度状态。在数据分析过程中，通过设定温度阈值，系统能够自动发出报警，当设备温度超过正常范围时，提示操作人员进行检查。温度监测不仅可以识别由于过热导致的磨损和故障，还能反映润滑油的状态、负载变化以及环境条件的影响。

结束语

煤矿机电设备的故障检测与诊断技术在提升安全生产、减少经济损失方面发挥着至关重要的作用。因此，深入研究煤矿机电设备的故障检测与诊断技术，对提升煤矿安全管理水平和生产效率具有重要的现实意义。随着技术的不断进步，传统的检测手段逐渐与现代智能化技术相结合，为故障的早期发现和精准诊断提供了有力支持，其有助于提高设备的可靠性和使用效率，也为煤矿行业的可持续发展奠定了基础。

参考文献：

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