1、大型煤炭机电设备的故障检测方法研究【摘要】：随着世界经济的快速发展，对于能源的开发越来越重视。煤炭资源作为一种主要的不可再生能源，受到了极大的关注。在煤炭领域，大型煤炭机电设备是一种主要的硬件设备，广泛应用于煤炭行业中，发挥着不可替代的作用。本文主要对大型煤炭机电设备的故障检测方法进行阐述。 【关键词】：煤矿；机电设备；故障检测 中图分类号：X752 文献标识码： A 1、故障诊断检测技术 1.1 故障检测技术定义 故障检测诊断技术主要是包括故障检测和故障诊断，以现阶段的实践领域和学界理论的通说，统称为故障检测机诊断。设备工作运行正常主要是指设备能按自身功能特征，正常运转，和设备该有效能相符合
2、。而设备的异常运转，是指其在运转的过程中出现问题，且影响到其它零件的正常运转，造成难以满足生产的发展需求。设备出现瑕疵，故障指油耗等，导致设备性能丧失，无法继续工作。故障检测诊断技术就是以设备的工作状态信号变化，进行准确定位，精确发现存在的问题，且快速处理相关问题，以确保设备的安全运行。 1.2 故障检测技术特点分析 随着现阶段设备维修理论、检查技术理论等的快速发展，故障检测技术也得到不断发展，其主要有如下三个特点：（1）目的性较强。诊断目的明确，能快速对运行中的设备进行故障定位和分析，且在这样的基础上制定出行之有效的维修方案，进而保障设备的正常运行。 （2）复合型技术。诊断维修均涉及到动力学
3、和物理学等多种学科的领域，主要包括液压器操作、机械制造等的原理与应用等相关专业的知识。由此可见，故障检测诊断技术涉及到各种学科知识，知识面广且经验丰富。 （3）理论化向实践转化。所有的诊断方法及维修技术均根据时间来定，处理原理及结果可直接转化为实践，并用于实际操作。 2、大型设备故障检测方法原理 在大型煤炭机电设备故障检测过程中，需要利用传感器采集各个硬件设备的检测信号，并将这些检测信号传输到控制端，根据这些检测信号实现大型煤炭机电设备的故障检测。利用阀值特征判断方法对故障硬件设备进行定位处理，从而获取故障部件准确的空间位置，有利于故障的快速修复，从而为大型煤炭机电设备正常运行提供有力保障。大
4、型煤炭机电设备故障检测环境能够用图 1 进行描述。 图 1 故障检测原理图 2.1 阀值判断故障方法的检测过程分析 设置大型煤炭机电设备故障检测的时刻能够用 u 进行描述，该时刻的取值范围是 0 u u1 ，设置该时间段是大型煤炭机电设备故障检测的周期。利用下述公式能够计算 u 时刻大型煤炭机电设备中的电压: （1） 其中，VM 是大型煤炭机电设备中 u 时刻的电压，jM 是该时刻的电流。在一个大型煤炭机电设备故障检测周期中，假设该设备中的电流从J1 线性增加到 J2，则这种电流变化情况能够用下述公式进行描述: （2） J2J1 能够描述一个故障检测周期中的电流改变情况。是一个检测周期中的电流
5、突变参数。 根据电流突变情况，能够通过运算获取电压的突变情况如下: （3） 其中，是大型煤炭机电设备中电压突变参数。假设该突变参数超过了电压突变阈值，则判断该设备出现故障，需要发出警报。 2.2 传统故障检测方法弊端 在大型煤炭机电设备故障检测过程中，由于硬件设备的数量较多，各个硬件设备之间的关系比较复杂，大型煤炭机电设备频繁启动时容易出现电压稳定性较差的问题，导致传统的故障检测信号发生突变，从而降低了故障检测的准确性。根据式(1)能够得知，假设大型煤炭机电设备中的电压发生改变，这种变化具有很大的随机性，在短时间内实现了极大的变化，并且这种变化是没有任何规律的，造成式(1)无法利用传统的微分方
6、法获取这种变化。根据式(2)能够得知，电压的突变将造成电流的突变，这种突变也存在比较强的随机性。所以，很难对式(3)中的检测电压进行准确的反馈，导致获取的检测结果混乱，无法对大型煤炭机电设备进行有效的故障检测。为此，提出了一种基于 K 均值聚类算法的大型煤炭机电设备故障检测方法，对设备故障进行准确的检测，保证了设备的正常运行。 3、煤矿机电设备故障的预防 3.1 煤矿机电设备故障的预防的必要性 不论多么迅速的故障处理速度都不如对机电设备故障进行预防, 煤矿机电设备故障的预防可以有效地减少机电设备出现故障的几率, 而且有效地机电设备故障的预防可以延长设备的使用寿命, 这个道理就像我们平时生病,有
7、效地预防疾病不仅可以是我们有效地避免疾病的发生, 更可以节省一大笔生病之后所要花费的费用,预防的费用必定会比维修的费用要少,所以说煤矿机电设备故障的预防尤为重要。 3.2 煤矿机电设备故障的预防 (1)煤矿大型固定机电设备的安全性能检测 煤矿大型固定机电设备的安全性能检测就是使确保设备安全运行, 由具有一定检测资质的单位, 按照国家规定的检测标准,定期对其安全性能进行测试,将测试结果与规定的要求进行比较。其目的是控制设备是否处于安全系数有效范围内, 保证煤矿企业的正常生产。 (2)测试的主要内容 1)主要关键零部件的部位测试,例如: 煤矿主提升机的主轴、天轮; 主通风机的主轴、风叶等部位的探伤
8、;固定设备的轴传动部件,属于磨损的部件,另外还有其他的影响设备的安全的部件。 2)整个机体的测试:在专用的试验场地, 模拟实际使用环境对整个的机体进行测试, 根据其测试结果与规定的标准进行对比,来考核设备的安全性,可靠性等。 4、设备的故障检测方法介绍 就目前而言，矿山设备故障的检测技术，是建立在设备特点以及故障体征的不同性上的。不同的故障特点使用的检测技术也是不一样的， 使用的检测仪器一定要与矿井下不同的环境相适应的。以下是对检测方法进行介绍 4.1 温度检测法 温度检测法在机电设备发生故障时是比较常见的检测方法，设备出现问题的很大一部分原因都是因为其温度过高或压力大的情况。针对这种情况我们
9、可以利用温度和压力传感器针对机电设备进行相关的检测，并且做好检测记录。再利用相关软件对检测的数据进行分析，就可以推算出是哪个地方出现问题了。 4.2 神经网络法 这个检测方法是作为矿山设备的检查技术中较为前沿的技术存在，它相对于其它两种方法而言有自己独特的结构和信息处理方法。这一特点让它广泛使用在信号处理以及自动控制等领域。它的原理是通过网络的拓扑结构来进行活性网路的构成，然后再利用学习的功能描述成非线性的这么一个系统。所以在设备检测中具有很重要的应用，主要是因为神经网络检测方法具有非线性的自学习和自适应的能力。 4.3 铁谱检测法 铁谱检测法这种检测法随着科学技术的进步才慢慢应用起来的，其工
10、作的原理就是在润滑油里加少量的磨屑进去，使得润滑油经过一个磁场。通过高强度、高梯度的磁场力将铁磁性磨屑在润滑油中分离出来，依次按其大小沉淀在基片上制作成谱片。通过显微镜对其进行检测，根据结果就可以判断出机器的磨损情况。就可以准备好相应的补救措施。 就现在而言，以上这三种检测方法都是国内在设备检测中最为重要的方式了，也是国内矿山设备里最靠近的检测技术。针对于这些技术，实际要根据设备的具体情况来进行分析，所以下文将会对这些技术的应用进行阐述。 5、故障检测技术在煤矿机电设备中的应用 5.1 通风机的检测诊断技术 文章通过研究相关产品， 发现目前用于通风机故障检测诊断的产品寥寥无几， 比较典型装置是
11、江西煤炭工业研究所研制的 KFCA 型通风机集中检测仪、煤炭科学总院重庆分院研制的 FJZ 型矿井主风机在线监测与故障诊断仪。其主要特点是：16 位中央处理器、丰富高效的指令系统、四通道 10 位 A/D 转换器、高速输入/输出接口、8 个中断源、两个 16 位定时器、16 位监视定时器和具有多用途的接口。由于通风机的检测诊断技术在国内的研究较少，可以借鉴的东西不多，文章希望通过自己的研究可以起到抛砖引玉的作用，尽快促进该问题的解决。 5.2 矿用高压异步电动机的检测及诊断技术 矿用高压异步电动机在矿山生产中的地位也及其重要，一旦发生故障，不仅仅会给煤矿带来较大的经济损失， 还会影响到煤矿正常
12、的生产运营。现代信号处理技术和人工智能技术的出现和应用使得异步电动机的故障诊断变得较为得心应手，取得了较好的效果。通说认为异步电动机故障检测与诊断方法主要有：局部放电检测；电流高次谐波检测；磁通检测。 6、结语 现阶段，我国大多数的矿山设备所采用的维修方法以及设施，通常应用计划经济体制模式，和国外发达的国家相比，差异较大，其中部分模式已无法适应当前市场经济的需要。而在矿山机电设备维修应用故障检测诊断技术，不仅结合我国的国情，还吸收了先进技术及经验，有效提高矿山的生产管理水平，改变传统的维修体制，以便适应当前市场经济的体制。 参考文献 1李旭东.论煤矿机电设备中故障检测与诊断技术的应用J.科技致富向导,2013,05:308+350. 2董爱华,刘丽红.故障检测诊断技术在煤矿机电设备中的应用J.焦作工学院学报(自然科学版),2002,03:189-192. 3刘永欣.关于在煤矿机电设备中故障检测诊断技术的应用J.煤炭技术,2004,10:89-90.
