摘要：现代化煤矿生产依赖于先进的机电设备，然而由于井下环境恶劣，机电设备会发生各种故障。为了保证煤矿生产顺利进行，需要对煤矿机电设备中存在的故障进行快速维修。简要阐述了故障诊断技术的原理及优势，并介绍了其在煤矿机电设备维修中的应用，以期为现代化煤矿机电设备的维修提供一定的参考。
关键词：煤矿开采；机电设备；故障诊断技术
随着科学技术的进步，煤矿基本已经实现了综合机械化开采。在综合机械化开采中，需要用到众多先进的机电设备。然而由于煤矿井下环境恶劣，机电设备会出现各种故障，严重影响煤矿的生产安全[1-2]。因此，为了保证煤矿的生产安全，需要针对设备发生的故障进行快速维修。在设备维修的过程中，确定设备故障的原因是关键。以往的设备维修多采用人工经验法来排除故障，不仅效率低，而且误判率比较高。为了进一步提高设备故障诊断效率，很多煤矿开始采用故障诊断技术查找机电设备故障。本文围绕故障诊断技术的原理及优势进行论述，重点介绍了故障诊断技术在煤矿机电设备维修中的应用。
1故障诊断技术的原理及优势
在以往的机电设备故障诊断中，多采用人工经验法。所谓“人工经验法”，就是根据以往的机电设备维修经验来判断机电设备出现故障的原因以及部位。这种方法对维修工人的工作经验有较高的要求，而且诊断效率不高，主要是不能实现设备故障的快速判断。为了进一步提升煤矿机电设备故障诊断效率，在维修机电设备时采用了故障诊断技术。故障诊断技术是随着信息化技术的发展而衍生的一种诊断决策技术，其主要是根据设备运行过程中的一些参数来判断机电设备故障的原因以及位置。故障诊断技术的实现包括信息采集、特征提取、状态识别和诊断决策4个过程，如图1所示。信息采集是故障诊断技术的基础，主要是通过机电设备上安装的传感器来实现的。通常采集的信息有温度、转速、电流和电压等设备运行状态信号。若设备发生异常，则这些状态信号会异常[3]。在采集完信号后，还需要提取一些有用的信息。设备由正常状态到故障状态，一些状态量会发生变化，例如设备的转速突然升高、电流突然增加到额定值的几倍等。为此，需要提取这些量的变化特征，以此来判断故障原因。在提取故障状态特征后，就可以识别故障的原因。故障原因和部位的识别需要通过与故障数据库中的故障类型匹配完成，其对数据库的完整性有一定的要求。数据库中包含的故障类型越多越详细，识别的故障类型和原因也就越准确。在故障识别后，为了能快速维修，还需要给出相应的维修方案，这就需要用到一些决策算法。通过以上分析可以发现，故障诊断技术在机电设备故障维修中的优势主要有以下3点：a)更早发现设备故障，可以避免机电安全事故的发生。由于采用了信息采集技术，可以实时查看设备的运行状态，一旦发生故障，则可以立即做出相应的动作。b)诊断更加灵敏，采用的是数据库对比的方法来进行故障诊断，提高了故障诊断的客观性，降低了对机电设备维修人员的要求。c)有助于实现故障的快速维修，通过自带的决策系统，能更加精准地给出维修方案，大大提高了设备维修效率。
2在煤矿机电设备维修中的应用
以上分析了故障诊断技术的原理以及优势，下面将通过煤矿生产中一些关键机电设备的维修来说明故障诊断技术的优势。
2.1在液压支架控制系统中的应用。液压支架是煤矿综采中最重要的辅助设备，其正常运行对煤矿的安全开采有十分重要的意义。液压支架的运行是通过电液控制系统来完成的，若电液控制系统发生故障，则会引发严重的后果[4]。为此，需要及时发现电液控制系统的故障，在电液控制系统中加入故障诊断装置，就能及时发现系统中存在的故障。电液控制系统的常见故障主要有液压系统动力不足、液压管路发热严重等。当电液控制系统发生故障时，故障诊断装置就会动作，并将设备切换到安全运行状态。例如：当液压系统动力不足时，控制系统的显示屏上会出现漏油的标志；当输油管道温度过高时，控制系统的显示屏上会提示管道可能发生堵塞。在进行电液控制系统维修时，可以参考显示屏上提示的故障信息来进行维修。这样可以提高维修的准确性和效率，有助于快速排除故障，恢复生产。
2.2在皮带输送机中的应用。皮带输送机是煤矿井下重要的煤炭运输设备，虽然其结构比较简单，但是覆盖范围比较广，通常有几公里。皮带输送机发生故障后，采用传统的方式排除故障效率十分低下，不利于快速恢复皮带输送机的运行。皮带输送机常见的故障有撒料、跑偏、断带和打滑，而且有的故障并不能直接察觉。为此，现代化的煤矿皮带输送机中都安装有故障诊断装置。一旦皮带输送机发生故障，故障诊断技术就会动作，并将皮带机自动切换到安全状态。例如：当皮带输送机打滑后，控制端上的打滑指示灯会亮起，并指示打滑的部位；当皮带输送机跑偏后，控制端上的跑偏指示灯会亮起。通过故障诊断技术的使用，可以更早地发现皮带输送机故障，从而避免断带事故的发生，极大地提高了煤矿的生产效率，降低了设备的运行成本。
2.3在矿井提升机维修中的应用。矿井提升机是地面到井下重要的运输设备，主要负责人员、材料和设备的运输。其发生故障时，不仅会影响煤矿的生产效率，还会影响工人的生命安全。提升机运行故障可以分为设备故障和控制故障。设备故障可以通过检修发现，而控制故障很难被发现，这极大地增加了设备运行的安全隐患。因此，为了全面改善提升机的检修质量，需要采用一些故障诊断装置。在进行故障诊断时，需要在相应部位安装测量用的传感器，例如：在提升机的天轮上安装小磁钢，并在固定位置安装霍尔传感器，对天轮的转速进行测量。当提升机发生故障时，一些监测参数就为异常。与此同时，为了能准确地对故障进行诊断，还应该将故障进行编码，通过故障树来查找故障原因以及发生故障的部位。对于采用PLC控制的提升机，可以采用PLC中的一部分地址来存储故障代码。通过对提升机系统故障的分析，发现提升机可能发生的故障大约有60种，因此，需设计分配80个字节地址存储故障代码。图2为故障代码的队列存储流程图。
3结语
煤矿开采依赖机电设备，机电设备在运行过程中会发生各种故障，因此，煤矿机电设备故障的快速维修一直是煤矿关注的热点问题。为了提高故障维修效率，需要在机电设备维修时采用故障诊断技术。与传统的人工经验法相比，故障诊断技术的优势在于发现设备故障更早，可以避免机电安全事故的发生；诊断更加灵敏，提高了故障诊断的客观性，降低了对机电设备维修人员的要求，有助于实现故障的快速维修。在一些煤矿机电设备维修中应用故障诊断技术，发现其有广泛的应用前景。希望所述内容可以为相关人员认识故障诊断技术提供一定的参考。
作者:冯建平 单位:山西阳煤寺家庄煤业有限责任公司