淺談礦井掘進中的機電故障與診斷

摘要：在礦井掘進工作開展過程中，機電故障問題的出現(xiàn)，直接影響到掘進開采工作進度與安全。為主動規(guī)避控制機電故障，需對礦井掘進過程中的常見機電故障進行診斷分析，采取合適的機電維護對策，提高掘進設備運行的可靠性。本文就礦井掘進中的機電故障與診斷工作進行分析探討。

關鍵詞：礦井開采;掘進設備;機電故障;診斷模型;維護措施

引言：

為有效提升我國礦井掘進開采安全與效率，應當減少機電設備的故障發(fā)生率。為此對礦井掘進開采中的機電設備常見故障進行分析，并診斷其故障誘發(fā)的主要因素，合理對設備進行參數(shù)調(diào)整，或?qū)υO備運行模式進行調(diào)整，主動規(guī)避設備故障的出現(xiàn)，保證礦井開采掘進工作開展的可行性。

一、礦井掘進中機電設備與常見故障解析

（一）礦井掘進中設備風險

礦井掘進作業(yè)過程中出現(xiàn)的機電故障，主要集中在掘進機工作過程階段，為此筆者針對礦井掘進中的掘進機設備組件故障進行分析探討，而刮板輸送機、支架、傳輸機等設備都歸納到掘進施工階段。由于礦井下作業(yè)環(huán)境復雜，長時間的潮濕、能見度低、粉塵濃度高，在實際開采掘進過程中，可能會發(fā)生瓦斯爆炸、冒頂、涌水、斷裂等突發(fā)問題，給礦井開采造成很大影響。

（二）機電設備常見故障

礦井掘進設備依據(jù)巷道的開采要求可分為兩種類型，全斷面掘進機與懸臂式掘進機，兩種掘進設備都得到廣泛應用。筆者以EB260系統(tǒng)掘進機設備為主要分析對象，說明礦井掘進中的機電故障與診斷工作。掘進設備主要由機頭、截割部、回轉(zhuǎn)部、行走部、裝運部、液壓系統(tǒng)、保護系統(tǒng)等組成[1]。

通過對掘進機設備機電故障進行分析可知，主要包含機械類故障、電氣電子故障、液壓故障、安全保護系統(tǒng)故障。如掘進工作推進過程中，液壓系統(tǒng)、鏈條、齒輪由于異物的堵塞導致卡頓，該類故障可直接進行觀察，便于工作人員對異物進行及時處理。其他溫度故障、振動故障、動作不正常等故障問題，在實際處理過程中，可進入溫度、振幅、液壓等相關數(shù)據(jù)信息，提高故障診斷的質(zhì)量與效率。

通過對EB260掘進設備的電氣系統(tǒng)進行分析可知，該電氣設備主要由不同控制模塊與工作電機組成。該電氣系統(tǒng)主要由PLC進行主要控制，在相關機械節(jié)點布控傳感器，便于對相關機電設備的電壓、電流、溫度、轉(zhuǎn)數(shù)等數(shù)據(jù)信息進行采集，保證后續(xù)機電故障診斷處理工作可行性。由于電氣系統(tǒng)配置故障自動診斷檢修功能，可根據(jù)機電故障的診斷結果，快速開展相關維修工作。EB260掘進機設備主要出現(xiàn)的機電故障，為變頻器與電機損壞故障，主要是由于短路、超負荷運行、開關電源受損等問題造成，該類機電故障便于診斷處理。

掘進設備中的液壓系統(tǒng)主要由馬達、油泵、膠管、壓力表等組成，當液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，主要表現(xiàn)為溫度異常、振動異常、讀數(shù)異常等問題，通過相關傳感器數(shù)據(jù)的采集分析，則可對相關故障進行診斷。在EB260系列掘進機控制時，通過專用工具對電氣回路進行控制，由專業(yè)人員進行技術動作操作，保證控制系統(tǒng)發(fā)揮出一定效能。

二、礦井掘進中機電故障診斷工作探討

（一）故障診斷模型建構

故障診斷模型的建構，可協(xié)助診斷工作人員快速判斷故障的來源。目前的故障診斷模型主要有以下幾種：專家知識的診斷模型、數(shù)據(jù)診斷模型、分析診斷迷行等。通過對比分析可知，分析診斷模型與技術專家診斷模型，在實際應用時具有一定局限性，僅適應于變量較少的故障診斷問題，而數(shù)據(jù)診斷模型的診斷結果更加精準，筆者基于主成分分析故障診斷模型進行診斷分析。

主成分分析故障診斷模型的建構核心，即對相關數(shù)據(jù)進行降維處理，工作人員對監(jiān)測數(shù)據(jù)信息進行分類歸納，進而得到相關的線性分量，即找到故障的主要誘發(fā)因素。在設備掘進開采過程中，相關監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋值超出系統(tǒng)設定的閾值時，將判斷出系統(tǒng)出現(xiàn)故障，并基于主成分權值的故障診斷模型，分析得出故障產(chǎn)生原因，并快速對相關故障進行處理[2]。

（二）故障仿真診斷分析

筆者以EB260系統(tǒng)掘進機為研究對象，分析不同部件的故障特征，并將相關故障的數(shù)據(jù)信息輸入到故障模型中，協(xié)助工作人員對機電故障進行分析判斷。在主成分故障診斷模型與人工診斷工作對比后，可發(fā)現(xiàn)主成分故障診斷工作開展的效率，顯著優(yōu)于人工診斷，可提高掘進設備的故障診斷率，避免人工診斷漏報的問題出現(xiàn)，保證礦井掘進工作開展的安全性與可靠性。

通過對主成分故障仿真診斷工作模式進行分析可知，該診斷模型的診斷結果，使得掘進設備的故障診斷準確率提高百分之三十以上，該種工作結果的出現(xiàn)依賴于傳感器提供的準確可靠數(shù)據(jù)信息，一旦相關機電設備上傳的數(shù)據(jù)失真時，則會導致診斷模型的故障診斷準確性下降。為此，在以后掘進機電故障診斷模型優(yōu)化時，應當對數(shù)據(jù)處理工作進行合適的加權處理，主動規(guī)避數(shù)據(jù)失真導致的診斷問題出現(xiàn)，有效保證礦井掘進機電故障診斷工作開展的質(zhì)量與效率。

三、礦井掘進中機電設備維護措施

（一）液壓系統(tǒng)維護

礦井掘進開采過程中，掘進設備的液壓系統(tǒng)起到重要作用，一旦液壓系統(tǒng)運行出現(xiàn)異常，則無法保證掘進機設備的正常運轉(zhuǎn)。為避免機電設備故障的出現(xiàn)，在實際液壓系統(tǒng)維護時，需由專業(yè)人員對設備液壓系統(tǒng)進行維護，將液壓系統(tǒng)的故障發(fā)生率控制在一定范圍內(nèi)。由于礦井開采作業(yè)的特殊性，液壓系統(tǒng)的損耗較為嚴重，為此工作人員需及時對液壓油、液壓支架等進行檢測評估，分析相關材料的性能，能否保證掘進系統(tǒng)的正常運行。若液壓系統(tǒng)中的液壓油粘度角度，且單向泵的位置出現(xiàn)偏差，則需由專業(yè)人員對設備進行調(diào)試，對液壓油進行更換，保證液壓系統(tǒng)整體運行可靠性與安全性。

（二）切割頭維護

在礦井開采作業(yè)過程中，部分掘進設備主要使用三幅脹套對切割頭，以保證礦井巷道礦石的切割開采安全與效率。在相關設備的運行控制下，可使得切割減速器進行正常運轉(zhuǎn)，將兩端的礦石進行排除，保證掘進的整體可靠性。由于該掘進設備不具有自動定心的功能，因此在實際安裝過程中，必須由專業(yè)工作人員對設備進行安裝調(diào)試，保證設備安裝的質(zhì)量與效果。在對其設備切割頭進行維護時，需對三幅脹套的螺旋扭矩進行一定控制，一般扭矩控制在145N·m，在對設備的張?zhí)走M行扭矩控制時，不可超出設備的預定扭矩值。一旦礦井掘進施工過程中，切割頭出現(xiàn)受力問題，相關工作人員需及時對掘進設備的切割頭進行檢查，確保掘進機的切割頭始終與油嘴保持在同一方向，確保切割頭運行的質(zhì)量與安全。

（三）履帶鏈維護

為保證礦井掘進設備的正常運行，需定期對掘進機的履帶鏈進行維護，保證履帶鏈達到一定的松緊度。在實際掘進開采過程中巷道的施工環(huán)境非常惡劣，履帶鏈將會受到不同異物的沖擊與碰撞，一旦履帶鏈出現(xiàn)故障問題，則無法有序推動開采進度，影響到礦井的整體開采工作。為此，相關工作人員需定期對掘進設備的履帶鏈進行檢修維護，在維護工作開展時，應當對掘進設備的鏟板進行調(diào)試，保證掘進設備的履帶鏈與鏟板達到最佳配合度，可滿足實際開采工作要求，提高礦井開采的工作進度與質(zhì)量。

四、結束語

綜上，文中對礦井掘進中機電故障進行診斷分析，提出主成分診斷模型，論述仿真模型故障診斷工作開展的可行性。鑒于礦井開發(fā)工作的發(fā)展趨勢，未來礦井掘進機電故障診斷處理工作優(yōu)化改進時，需要不斷推動仿真模型建構，不斷完善仿真診斷模型，發(fā)揮出數(shù)據(jù)處理工作優(yōu)勢，降低故障發(fā)生率，提高相關機電設備的整體運行可靠性與安全性。

參考文獻：

[1]范永剛.礦用掘進機日常維護及故障排除[J].能源與節(jié)能，2020（07）：85-86.

[2]張小飛.礦井掘進中的機電故障與診斷[J].能源與節(jié)能，2019（10）：124-125+174.

作者簡介：王開峰（1984.11.14-），男，山東薛城人，2015年1月畢業(yè)于山東科技大學，本科學歷，機電技術員，從事礦山井下掘進工作。