故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用
姜瑞良
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姜瑞良,. 故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用[J]. 矿山工程与技术,2025.4. DOI:10.12721/ccn.2025.157033.
摘要:
在矿山生产过程中,机电设备的稳定运行是保证生产顺利进行,提升生产安全性的关键所在,而确保机电设备稳定运行的前提是做好机电设备的故障诊断与设备维修。本文简要阐述了矿山机电设备出现故障的原因,分析了矿山机电设备的故障诊断方式及原理,探究了故障诊断技术在矿山机电设备维修中的具体应用策略,希望能够对广大矿山生产设备技术人员起到参考价值。
关键词: 故障诊断技术;矿山机电设备维修;应用
DOI:10.12721/ccn.2025.157033
基金资助:

一、矿山机电设备出现故障的原因分析

1、机电设备的内部组件出现机械损伤

煤矿生产环境条件比较恶劣,粉尘、煤灰、煤渣等杂质数量比较多。而部分机电设备存在比较多的孔洞和缝隙,经常会出现这些杂质进入机电设备内部的情况发生。一旦机电设备处于高速运转过程中,外界硬物就会导致机电设备硬件受到损伤,从而导致设备故障的发生。

2、机电设备长时间高强度工作

机电设备高强度工作主要体现在两方面,一方面为主动性超负荷工作,另一方面是被动型超负荷工作。主动性超负荷工作是指,煤矿企业为了追赶生产进度,尽快完成生产计划,从而采取“人停而机器不停”的生产模式,这样就极大的提升了机电设备的疲劳度,从而使工作强度超出了机电设备额定工作载荷强度,从而引起机电设备故障;被动型超负荷工作是指,由于矿山生产环境的独特性,部分机电设备长时间运转而缺乏相应的故障诊断技术作为预警。例如钻机钻头机电设备长时间与坚硬的岩石进行高速摩擦、撞击,需要定期停机冷却钻头,这样能够保证钻头的运行质量,如果缺少及时的故障诊断,容易导致钻头已经超负荷,但是施工人员却了解的情况发生。

3、机电设备出现元件耗损和结构老化

矿山机电设备在长期使用过程中,势必会由于零部件之间的摩擦,导致出现原件耗损和结构老化等情况发生。例如机电设备的轴承出现结构性损耗断裂、齿轮由于长时间使用出现咬合牢固问题、供电设备由于长时间使用出现绝缘体损耗或者局部高温问题,这些问题都容易引发机电设备故障。

二、矿山机电设备的故障诊断方式及原理分析

1、矿山机电设备的故障诊断方式

设备故障诊断属于一种防护措施,是在不影响基本生产流程的情况下判断该设备各个部分的参数是否处于最佳的应用状态中。在诊断中,通过使用精密设备获得被检测机电设备的运行数据,确定其是否适合运行,是否发挥其正常的功能,是否存在出现损坏的因素等。若发现异常,则分析导致该异常的主要原因、损坏程度有多大、是否能够继续使用,并根据其实际受损程度判断其继续使用的时间。

2、矿山机电设备的故障诊断原理

所谓设备故障主要是指设备因为零部件受损或者在使用过程中因为不同因素的影响。这时,一旦出现故障,这些参数的变化将直接作用于设备的零部件,使得其发生物理变化,导致零部件的性能也随之出现变化,这种变化就是所谓的特征因子。这些特征因子可以精确的反映机械系统的实际故障状态,因此也被称作为故障敏感因子,只有这些故障敏感因子处于正常的阈值范围内时,设备才不会出现故障。故障诊断技术就是监测这些敏感因子,一旦矿山设备的故障敏感因子超出了阈值范围,就要发出预警。

三、故障诊断技术在矿山机电设备维修中的具体应用分析

1、人工神经网络诊断技术

科技水平和信息水平的提升,人工神经网络诊断法取得了不错的成绩,并实现了该项技术在矿山机电设备检验维修中的应用。该项技术的优势在于人性化,且具备一定的前瞻性。因为矿山机电设备在出现运行故障时,根本原因的确定首先需要解决复杂的非线性映射关系,而人工神经网络诊断法可以比较详尽地表述这种关系,最终快速确定故障原因。因此,这类诊断方法在被运用后就得到了市场的普遍好评,在整个矿山机电设备故障诊断体系中占据比较重要的地位,也因此吸引了不少研究人员投入时间和资源。

2、故障历史记录诊断技术

该方法以矿山机电设备系统的组成原理为根本,对明显故障进行映射分析,对可能发生故障的周边相关部件进行逐一检测和测试,最终确定故障的原因和部位。现阶段,这类方法作为矿山机电设备的使用和维护手册指导维修人员的日常工作。而且,在问题不断被解决之后,历史诊断经验和记录被整理出来便于为今后的故障诊断提供支持,能够更快地确定故障的发生区域,甚至部件。

3、智能诊断技术

智能诊断技术相对其他诊断技术而言,最明显的差别是通过对人脑运行的过程进行模拟,在归集了相应的矿山机电设备故障信息之后,将其中有效信息进行二次处理、分析和确认,再和系统中模拟而成的专家诊断模式及故障确定策略进行一一对照。这类方式已经在矿山企业中得到普及,而且拥有非常大的发展潜力,比较明显的就是其中的神经网络和专家系统。相较于传统的故障诊断技术类别,这类方法在对于隐蔽性和复杂性的故障问题上取得了巨大的突破。其中的专家系统是人脑运行和判断方式的模拟,通过对该领域内各专家在故障诊断上的经验和知识进行整合,按照该专家在诊断过程中的思维模式进行判定,对所收集的故障信息进行分析和解释,最终得到准确、可靠的诊断结论。这类方法是利用计算机数据计算和逻辑运算的基础,对专家的诊断思维和经验进行模拟,在最终比对之后完成对设备故障的确定。

4、温度、压力数据监测诊断技术

在实际的矿山机电设备维修过程中,有不少器件发挥极其重要的作用,尤其是传感器的运用,主要表现在准确性、灵敏性以及时效性等优势。通过对轴承、齿轮以及传动箱等各部件在温度、压力以及其他方面的参数变动进行监测,再加上对数据进行有效归集、分析和诊断预测,最终确定问题的所在并解决。

5、仪器诊断技术

该方法需要借助相应的仪器对矿山机电设备进行数据收集(例如:压强、温度、转速以及力矩等),然后再通过计算机对数据进行运算和归纳,利用部分显像设备进行呈现,从而确定并解决问题。这类方法主要有非接触式、功能性齐全和携带方便等优势,同时也是一种高智能化的方法。目前,比较常用的诊断仪器主要包括了通用型、专用型、综合型三类。

结语:引起矿山机电设备故障的原因比较多,一旦发生机电设备故障不仅会引起比较大的设备损伤,也会导致煤矿生产活动停止,甚至会引发安全生产事故,造成更为严重的负面影响。因此,必须要提升机电设备故障诊断与维修时效性,从而保证煤矿生产顺利进行。技术人员要根据实际情况灵活运用故障诊断技术,并不断完成技术的创新升级,从而实现煤矿企业既定的安全生产目标和经济收益目标。

参考文献:

[1]莫克明.故障诊断技术在矿山机电设备维修中的运用[J].科学中国人,2014(2X):18-18.

[2]张启亮.故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用[J].能源与节能,2016,000(004):P.183-184.

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