李浩然 呂延森

摘 要： 作為能源學(xué)中一個(gè)重要的衡量指標(biāo)，能量算子經(jīng)常被用在煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷中。也因?yàn)槟芰克阕拥乃惴?zhǔn)確度高，錯(cuò)誤率小，可以節(jié)約大量的人力物力財(cái)力，所以在煤礦機(jī)電設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。特別是在設(shè)備的故障診斷中，幾乎每一次的診斷都是依靠能量算子。根據(jù)能量算子的各種圖像和數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，得到的信息量是非常大的，可以很好的對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和診斷。

關(guān)鍵詞： 能量算子；煤礦機(jī)電設(shè)備；故障診斷；問(wèn)題分析

【中圖分類號(hào)】 TD712 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A【文章編號(hào)】 2236-1879（2018）14-0284-02

0引言

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，能源早已成為現(xiàn)代社會(huì)最受關(guān)注的主題之一。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，煤礦是能源的主要來(lái)源，而且在以后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里也會(huì)是這樣。那么煤礦機(jī)電設(shè)備的質(zhì)量就與人們的生活生產(chǎn)緊密相關(guān)，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展為我們?cè)\斷煤礦機(jī)電設(shè)備的故障和對(duì)其進(jìn)行維修、檢測(cè)帶來(lái)了極大的便利，提供了很多的途徑。利用現(xiàn)代技術(shù)，原本很難分析的數(shù)據(jù)可以變得十分簡(jiǎn)單，甚至可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中查找出來(lái)，這對(duì)于工作效率和資源利用率的提高也有著十分重要的意義。本文從能量算子的角度來(lái)進(jìn)行討論。

1機(jī)電設(shè)備健康與檢修

機(jī)電設(shè)備是在工程領(lǐng)域中必不可少的生產(chǎn)工具。機(jī)電設(shè)備的健康與否對(duì)于能否順利完成工作有著十分重要的意義。作為制造重要能源的工具，煤礦機(jī)電設(shè)備在人們的生產(chǎn)生活中所占據(jù)的權(quán)重很大，由此可見(jiàn)，我們應(yīng)該對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的健康問(wèn)題足夠重視。在現(xiàn)階段的企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作中，煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間很長(zhǎng)，幾乎是不間斷的，但是用的時(shí)間久了設(shè)備就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。如果設(shè)備出現(xiàn)了問(wèn)題而沒(méi)有得到及時(shí)的解決，就很有可能在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障，進(jìn)而造成很嚴(yán)重的后果，這不僅是對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的重大打擊，更是對(duì)工作人員和企業(yè)信譽(yù)的嚴(yán)重威脅，所以，企業(yè)應(yīng)該對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的健康足夠重視。首先，從來(lái)源處講，生產(chǎn)煤礦機(jī)電設(shè)備的廠家有很多，但是每個(gè)廠家的質(zhì)量和價(jià)格都不盡相同。在選擇煤礦機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)廠家時(shí)，要先進(jìn)行實(shí)地考察，確保生產(chǎn)環(huán)境的嚴(yán)格和過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)，生產(chǎn)廠家要具備相關(guān)部門的生產(chǎn)證書和質(zhì)量許可證。進(jìn)行購(gòu)買時(shí)，要從自己需要的煤礦機(jī)電設(shè)備的具體要求和生產(chǎn)環(huán)境出發(fā)，選擇質(zhì)量最好的煤礦機(jī)電設(shè)備。這一項(xiàng)的預(yù)算一定要足，不能因?yàn)橄胍?jié)約錢財(cái)就放棄最好的設(shè)備而選擇差一點(diǎn)的設(shè)備。這不是資金的問(wèn)題，而是安全的問(wèn)題。越差的煤礦機(jī)電設(shè)備越容易出現(xiàn)故障，而且使用壽命會(huì)短很多。如果選擇了較差的煤礦機(jī)電設(shè)備，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，不僅會(huì)影響企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)，而且會(huì)對(duì)企業(yè)的信譽(yù)和工作人員的生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。這樣的損失并不是資金能夠挽救的。在這一方面，政府和企業(yè)都要足夠重視，企業(yè)要定期給工作人員做專業(yè)培訓(xùn)，保證工作人員的知識(shí)儲(chǔ)備和工作經(jīng)驗(yàn)，不能讓工作人員落后于時(shí)代的發(fā)展。政府要不定期的派相關(guān)部門對(duì)生產(chǎn)廠家進(jìn)行抽查，保證生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)環(huán)境和過(guò)程，對(duì)于產(chǎn)品的檢查要細(xì)致，保證產(chǎn)品的合格率。進(jìn)行在選擇了設(shè)備之后進(jìn)行安裝時(shí)，一定要由專業(yè)人員來(lái)做。煤礦機(jī)電設(shè)備是復(fù)雜的大型煤礦機(jī)電設(shè)備，比簡(jiǎn)單的小型煤礦機(jī)電設(shè)備的安裝要難很多，所以一定要符合規(guī)范。在煤礦機(jī)電設(shè)備投入使用后，一定要定期安排檢修人員對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行檢查。政府也要不定期派相關(guān)部門的人員進(jìn)行檢查。在工程中，沒(méi)有一個(gè)問(wèn)題是小問(wèn)題，任何不起眼的問(wèn)題都可能是一個(gè)大故障的表現(xiàn)。所以一旦出現(xiàn)問(wèn)題就要馬上解決，片刻的延誤都可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。企業(yè)不能依賴于在政府的檢查中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，鑒于此，企業(yè)應(yīng)該成立一個(gè)健全的質(zhì)監(jiān)部門，由這個(gè)部門負(fù)責(zé)煤礦機(jī)電設(shè)備的檢查。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)分析問(wèn)題，然后設(shè)計(jì)解決方案來(lái)排除問(wèn)題。由于煤礦機(jī)電設(shè)備的復(fù)雜性和重要性，質(zhì)監(jiān)部門的人員一定要有高度的責(zé)任心和專業(yè)技能水平，也要有一定的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和心理素質(zhì)，遇到突發(fā)情況時(shí)能夠從容地面對(duì)。企業(yè)也要逐步的成立一個(gè)煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)，也就是建立在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上和理論事實(shí)基礎(chǔ)之上，進(jìn)行對(duì)設(shè)備的各方面管理，目的是減少煤礦機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，提高問(wèn)題分析的能力和速度。其實(shí)煤礦機(jī)電設(shè)備的健康就像人的健康一樣，要?jiǎng)谝萁Y(jié)合，不能一直勞動(dòng)，過(guò)猶不及，勞動(dòng)的太多對(duì)身體造成的危害是很大的。由己及人，在生產(chǎn)中，企業(yè)可以多購(gòu)進(jìn)幾臺(tái)煤礦機(jī)電設(shè)備，在一臺(tái)設(shè)備使用了一定的周期后就讓這臺(tái)設(shè)備休息一段時(shí)間，換用其他的設(shè)備，對(duì)機(jī)器實(shí)行“輪班制”。雖然購(gòu)買多余的煤礦機(jī)電設(shè)備需要一定的資金，但是，從長(zhǎng)遠(yuǎn)處來(lái)看，這種“輪班制”可以很大程度的減少每一臺(tái)煤礦機(jī)電設(shè)備在使用過(guò)程中受到的磨損，減少煤礦機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障和問(wèn)題的概率，從而延長(zhǎng)每一臺(tái)煤礦機(jī)電設(shè)備的使用壽命。這種做法可以減少用于對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行檢修的資金流出，也不失為一種有效的提高產(chǎn)率和資源利用率的生產(chǎn)辦法。

2煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷和問(wèn)題分析的方法

由于與能量有著十分密切的關(guān)系，所以在進(jìn)行煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷和問(wèn)題分析時(shí)，經(jīng)常需要用到物理和數(shù)學(xué)方面的知識(shí)。之前由于知識(shí)的欠缺，進(jìn)行煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷和問(wèn)題時(shí)總是無(wú)從下手，而且考慮的不周全，工作人員也欠缺相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn)，所以之前的故障診斷和問(wèn)題分析常常不準(zhǔn)確，甚至得到錯(cuò)誤的結(jié)果。能量算子的引入很好的解決了這一問(wèn)題。能量算子使煤礦機(jī)電設(shè)備中的故障分析和問(wèn)題分析變得簡(jiǎn)單，工作人員利用能量算子進(jìn)行比之前少很多的計(jì)算就可以得到準(zhǔn)確度更高的結(jié)果。能量算子是一個(gè)很好的用來(lái)計(jì)算和分析的輔助工具，因?yàn)槔媚芰克阕拥玫降臄?shù)據(jù)和圖譜可以提供非常大的信息量，比如能量算子的解調(diào)頻譜，峰值可以反映出很多問(wèn)題。能量算子的各種活動(dòng)和圖像都可以成為故障診斷和問(wèn)題分析的依據(jù)。能量算子的用處和用法非常之多。下面介紹幾種能量算子的相關(guān)算法和相關(guān)概念。

2.1能量算子算法。

能量算子為了方便計(jì)算引入的一種數(shù)學(xué)算子，最初引入能量算子的目的就是為了方便科學(xué)研究者進(jìn)行計(jì)算和分析。能量算子是用來(lái)分析和跟蹤能量的，所以又可以稱其為非線性能量跟蹤算子，它可以將能量的蹤影捕捉的十分完美。引入了這個(gè)強(qiáng)有力的計(jì)算和分析工具后，相關(guān)人員進(jìn)行煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷和問(wèn)題分析就簡(jiǎn)單和方便了許多。使用能量算子進(jìn)行分析和診斷時(shí)，要先得到礦用機(jī)電設(shè)備的連續(xù)信號(hào)的能量算子沙，常用的是方法是使用加速度傳感器來(lái)進(jìn)行獲取，除此之外，根據(jù)具體的環(huán)境、設(shè)備和目標(biāo)產(chǎn)物的不同，使用的工具也會(huì)不同。振動(dòng)信號(hào)的位移公式是已知的，再加上振子的質(zhì)量，就可以根據(jù)已有的相關(guān)物理公式進(jìn)行計(jì)算分析，得到振動(dòng)信號(hào)的能量變化情況。根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的能量變化情況，與標(biāo)準(zhǔn)情況進(jìn)行對(duì)比，就可以分析診斷出煤礦機(jī)電設(shè)備是否出現(xiàn)了問(wèn)題和故障、哪里出現(xiàn)了問(wèn)題或故障?？梢哉f(shuō)能量算子的引入大大降低了煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷和問(wèn)題分析的難度，是能源行業(yè)的一個(gè)重大革新。技術(shù)的發(fā)展永遠(yuǎn)不會(huì)停止，只會(huì)越來(lái)越好，發(fā)展也會(huì)越來(lái)越快，所以煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷和問(wèn)題分析也會(huì)越來(lái)越簡(jiǎn)單和方便。

2.2能量算子應(yīng)用于尖峰能量法實(shí)現(xiàn)礦用機(jī)電設(shè)備。

在利用能量算子對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障診斷和問(wèn)題時(shí)，需要先進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)來(lái)得出數(shù)據(jù)，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)的過(guò)程必須足夠嚴(yán)謹(jǐn)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)要進(jìn)行分析，哪怕只是一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的變化都可能引起結(jié)果的嚴(yán)重錯(cuò)誤，所以實(shí)驗(yàn)的過(guò)程一定要在專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備的條件下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)人員本身也要具有相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識(shí)儲(chǔ)備和相關(guān)設(shè)備的操作經(jīng)驗(yàn)，這樣才能保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了方便問(wèn)題分析和故障診斷，可以進(jìn)行大量的仿真模擬實(shí)驗(yàn)，人為地制造出故障和問(wèn)題，利用能量算子進(jìn)行故障診斷和問(wèn)題分析，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來(lái)，形成數(shù)據(jù)庫(kù)。煤礦機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，先從數(shù)據(jù)庫(kù)中查找資料，如果有相匹配的就可以直接解決問(wèn)題，不需要每次都進(jìn)行能量算子實(shí)驗(yàn)，這樣就為煤礦機(jī)電設(shè)備的問(wèn)題分析和故障診斷降低了不小的難度，也節(jié)約了大量的人力物力財(cái)力，將節(jié)約下來(lái)的人力物力財(cái)力用到其他的工作上面，可以大大的提高工作效率和資源的利用率。

2.3能量算子的共振解調(diào)法在煤礦機(jī)電設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用。

每一次利用能量算子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)都會(huì)得到一個(gè)相應(yīng)的共振解調(diào)圖，這個(gè)共振解調(diào)圖為煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷和問(wèn)題分析提供了極大量的信息。根據(jù)共振解調(diào)圖中的頻譜信號(hào)可以得到相應(yīng)的二倍率。煤礦機(jī)電設(shè)備在使用過(guò)程中會(huì)受到一定的沖擊，共振解調(diào)圖可以通過(guò)改變振動(dòng)頻率判定煤礦機(jī)電設(shè)備的存在故障和問(wèn)題的部位。同時(shí)再參考井下作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)傳給地面監(jiān)測(cè)服務(wù)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的故障判斷。

2.4能量算子解調(diào)頻譜。

能量算子的解調(diào)頻譜有峰值，但是由于煤礦機(jī)電設(shè)備的種類和功能不同，使用情況也不同，所以出現(xiàn)峰值的位置也會(huì)不同，但是可以確定的是，峰值代表的是煤礦機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障和問(wèn)題的頻率，峰值越大，煤礦機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障和問(wèn)題的頻率也越高。這種方法在工程中的利用率很高，然而美中不足的是，通過(guò)能量算子解調(diào)頻譜雖然可以看出煤礦機(jī)電設(shè)備是否出現(xiàn)了問(wèn)題和故障，但是不能真正的判斷出是哪一種或哪一類問(wèn)題和故障，也不能知道是煤礦機(jī)電設(shè)備的哪個(gè)部位出現(xiàn)了問(wèn)題或故障。使用能量算子解調(diào)頻譜的辦法仍然需要相關(guān)人員再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或分析。要解決這個(gè)問(wèn)題，依然需要進(jìn)行大量的模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備需要和真實(shí)的生產(chǎn)情況相同，這樣才能夠保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)人員要有高度的責(zé)任心和專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，一定不能只有實(shí)驗(yàn)人員，要有檢查人員在里面負(fù)責(zé)觀察，不能讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果出錯(cuò)。

3能量算子在煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷方面的問(wèn)題和發(fā)展前景

能量算子的引入對(duì)于煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷和問(wèn)題分析有著十分積極的影響，但是同時(shí)也存在著一些問(wèn)題。

3.1能量算子在煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷方面的問(wèn)題。

能量算子在工程領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，特別是在與能源相關(guān)的領(lǐng)域。能量算子在煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷和問(wèn)題分析上的應(yīng)用已經(jīng)算是重要革新，然而還存在著一定的問(wèn)題。首先，要想應(yīng)用能量算子，利用能量算子對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，需要具備及其深厚的物理和數(shù)學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備，這一點(diǎn)很難做到。單從這一點(diǎn)來(lái)看，這個(gè)行業(yè)是缺乏人才的。現(xiàn)在很多人會(huì)選擇相對(duì)更輕松的專業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)，而如果選擇了相關(guān)的專業(yè)，能否學(xué)好也是個(gè)問(wèn)題。要想學(xué)好晦澀難懂的數(shù)學(xué)和物理，需要一個(gè)人有極大的耐心和品質(zhì)，這絕對(duì)不是能夠輕易做到的。所以，能量算子在煤礦機(jī)電設(shè)備中的故障診斷和問(wèn)題分析能否繼續(xù)深入下去也需要我們深思。

3.2能量算子在煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷方面的發(fā)展前景。

能量算子在煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷方面存在一些問(wèn)題，但前途并不是不光明。雖然這一方面的知識(shí)儲(chǔ)備很少有人能夠達(dá)到，但是能夠耐得住寂寞的人也有不少。有人喜歡熱鬧，不愿意去往深處鉆研知識(shí)。也有人能夠沉淀自己，在知識(shí)的領(lǐng)域不斷鉆研。這樣的人一定可以為能量算子的應(yīng)用做出巨大的貢獻(xiàn)。另外，國(guó)家和政府也要對(duì)這一方面提起重視。一旦國(guó)家和政府對(duì)這一方面的重視度提高，積極倡導(dǎo)相關(guān)專業(yè)的就業(yè)，提高專業(yè)福利，這樣就會(huì)有更多的人對(duì)這個(gè)方面重視起來(lái)。這樣一來(lái)，這一方面就會(huì)有很大的發(fā)展。人才是發(fā)展的動(dòng)力，相關(guān)的人才越多，這一領(lǐng)域的發(fā)展就會(huì)越快。

4結(jié)束語(yǔ)

在發(fā)展的大潮中，任何事物都會(huì)得到相應(yīng)的發(fā)展，煤礦機(jī)電設(shè)備也是一樣。能量算子被引入到煤礦機(jī)電設(shè)備的問(wèn)題分析和故障診斷中這一動(dòng)作，是一個(gè)重要的改革，大大降低了煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷和問(wèn)題分析的難度和工作量，節(jié)約了大量的人力物力財(cái)力，這不僅提高了工作效率，也大大提高了資源利用率。將各種先進(jìn)技術(shù)結(jié)合到一起進(jìn)行應(yīng)用，一定可以使工作更加簡(jiǎn)單。

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作者簡(jiǎn)介：李浩然，1989年12月，男，漢族，內(nèi)蒙古赤峰人，助理工程師。