采煤机故障诊断

摘 要：采煤机工作环境恶劣且结构复杂,涉及机械、电气、液压等.采煤机在煤矿工程中占据举足轻重的作用,若在工作中出现故障必然会影响工程进程,造成损失.对此需尽量及早发现故障并进行解决.文章主要针对采煤机机械及电气方面的故障进行阐述,研究其诊断方法.

关 键 词：采煤机；故障诊断；电气系统

中图分类号：TD421文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）09-0086-03

采煤机在煤炭企业中占据重要地位,在很大程度上决定着工程效益,其工作环境恶劣,存在煤尘、水雾等污染源,且工作时受到的冲击很大.即使采取防范措施,采煤机也很容易受污染,加大磨损程度,减小其使用寿命,严重影响正常生产.所以为确保采煤机可靠性,提高生产效率,需要建立一套完整的故障诊断系统,诊断和预防故障的发生.监控采煤机运行状态,排除隐患,降低损失.

1典型采煤机系统介绍

采煤机主要保罗锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种类型,本文以MG132/320-WD型交流电牵引采煤机系统为例对采煤机结构进行简要的介绍,以给读者一个形象的整体印象.该采煤机中等功率.其工作面主要特点为厚度1.5～2.86m、煤层倾角<35°、煤质中硬、顶板中等稳定、底板起伏不大.整体结构为多部电机横向布置,计算机控制.

1.1机械部分

该采煤机采用积木式组合结构,多电机横向布置、多点驱动；调速系统采用机载“一拖二”交流变频调速型式；牵引驱动采用摆线轮—销排型式；液压系统采用双联齿轮泵；电控系统采用工业控制计算机结合PLC.牵引部分为左、右牵引部,为完全对称结构；截割机构主要组成部分有截割电动机、摇臂减速箱、内外喷雾系统和割煤滚筒等；行走部采用开放的壳体外面盖上大盖板结构；液压系统原理由调高泵站、液压管路系统、调高油缸和液压制动器等组成；主要包括两部分：调高回路、控制和制动回路.

1.2电气部分

该采煤机用隔爆兼本质安全型电控箱装载着电牵引采煤机的电控系统.电控系统由主回路、主控系统、交流变频调速系统等组成.

主回路主要是由隔离开关、真空接触器、截割电机和泵电机等组成的高压回路.

主控系统由工控机、PLC主控器、操作站、遥控器元件组成.操作站部分通过串行通信方式把数据传给PLC主控器.变频调速系统由一台中压变频器和两台牵引电机组成.

2采煤机故障分析及诊断方法

2.1常见故障机诊断方法分析

（1）机械系统故障：

故障分析：故障主要包括：部件联接不稳固,导致载荷分布情况改变,部分部件因受力过大而损伤或断裂；齿轮传动系统和联接处出现像磨损、疲劳破坏或过载损坏等问题.通常这些问题均会导致机件升温.其他因素如制造工艺、安装质量、使用方法等因素也会导致这方面的故障.

诊断方法：机械系统占据采煤机的主要结构,所以该部分出现故障对企业生产有较大影响,故障诊断十分重要.诊断具体方法很多,例如温度监测诊断、振动诊断法、噪声诊断法、油液分析法等.目前最常用的属温度监测诊断方法,该方法对设备状态的监测准确且灵敏.因为通常若某部分部件出现机械故障,由于受力改变会导致磨损速率也会随之改变,虽然采用油液分析法或磨损判定法也能诊断,但时间较长,温度判别最快,且效果甚佳.笔者根据多年工作经验认为采用定点在线温度监测诊断采煤机效果很好,能够直观迅速地反映设备运行状态,且准确度很高.

（2）轴承故障：

故障分析：一般轴承故障的原因包括：在负载过大或者负载不均的情况下,牵引行走链轮的支承轴承出现磨损或滚动体碎裂情况十分普遍,进一步会对链轮及与其相啮合的一些部件产生连锁损害.采煤机润滑不够好,在摇臂频繁升降的情况下,很多传动轴会承受很大作用力且不均匀,此时也容易出现故障.另外,轴承出现故障也可能由于采煤机润滑系统被污染导致润滑条件很差或者由于安装轴承的质量不过关,在荷载较大的情况下,配合轴承的轴和支承座会产生形状畸变所致.当然,轴承的设计制造工艺和自身材质等因素,会对其使用寿命和工作稳定性产生直接影响.

诊断方法：通常对于机械传动系统,为监测其运行状态,需要在线对轴承温度以及传动箱油温和油位进行连续监测,将历史记录保存下来,通过计算机对变化曲线或图形进行分析,并推测数据的发展趋势,结合经验分析未来出现故障的可能性.与此同时,可以定期进行油样诊断分析,确保故障发现的及时性和前瞻性.

（3）电气系统故障：

故障分析：矿井中,非常容易出现断路情况,影响设备的正常工作.通常导致设备断电的原因主要包括：由于设备长时间工作带来的持续振动或接点、触头氧化引起线路接触不良,尤其是插座、接头等处；线路或零部件内部断开；采煤机工作现场干扰太多,无有效的屏蔽手段；设备磨损、老化.

诊断方法：诊断采煤机电气系统故障,首先应查阅该机故障指示,也可通过摇测电阻来诊断,具体诊断方法与普通电气系统诊断基本相同,可借助参考.

（4）液压系统故障

故障分析：通常采煤机的液压系统装配了自动调速、过载保护等装置,但采煤机出现故障概率最大的部分也是液压系统.液压系统的很多故障具有一定的隐蔽性,只是由于故障表现和部件位置或相互之间的关系十分复杂导致的.矿井里污染大,光线也不好,通过拆卸液压系统来检查故障不是个理想的方案,以免使系统受污染.而污染也是导致液压系统出现故障最大的导致因素,由于液压系统密封性等因素,如果油液中含有杂质,就会导致泵和液压马达磨损严重,甚至引起泄露,进一步导致系统流量不足、升温降压.这是因为如冷却水流量不够或断水、油位过高或过低、油液内有杂质,热交换系统或补油回路油量不足就会引起牵引部温度过高.另外,调高泵的运转蹩劲引起截割部发热.油路故障、注油回路故障及所有安全阀故障会造成采煤机不牵引.此外,液压系统控制阀也会因污染而降低灵敏度或失灵,导致系统压力、流量变化很不稳定,进而引起故障.

诊断方法：检查液压系统各个部件的温度、压力或流量.根据压系统各部分的功能、元件的位置分布来对温度和压力的在线监测点进行布置,如此,便能将温度监测场和压力监测场建立起来以对故障进行实时监测.故障源基本上都能够通过这两个监测场准确、迅速地寻找出来,并能及时得出出现故障的原因.与此同时,还可以通过油样分析对污染状况进行定期检查,以在故障发生前发现隐患,采取有效措施,防微杜渐.

2.2故障诊断注意事项

第一,在采煤机进行检修时,必须将电源彻底断掉.在断除电源后,不可立即拆机检查,还需等变频器中间电路电容放电完毕后在进行检查,因为电容残留的电压很高,会对人身安全造成威胁.

第二,通常为了便于维护工作,变频器的所有动力线一般于前侧布置,但同时却带来了触电隐患,所以,即使在地面试车时,也禁止开盖送电.

第三,注意隔离开关不能进行带负荷通、断操作,主要作用只是电气隔离.

第四,一般停牵引时尽量不要急按“急停”键,应该优先采用操作站或遥控器的“停牵引”键或控制盘的“启/停”键来进行操作.这是由于变频器的直流电容器组的最大允许充电次数是5次/10min.

3故障诊断方法发展趋势探讨

在采煤机故障诊断方法中,人工神经网络和专家系统相结合的智能故障诊断方法由于其结合两中方法的优势,前景十分光明.神经网络对浅层次的经验推理较为实用,以数值计算为主,专家系统对深层次的逻辑推理较为实用,以符号推理为主.这两种方法结合起来主要有3种模式分别为：以专家系统为主,以神经网络为辅.系统的主要功能通过前者实现,而后者主要用来对规则的改善、补充等；以神经网络为主,以专家系统为辅.作为辅助的专家系统主要有两大功能：一是为神经网络提供所需的预处理,二是为神经网络提供专家解释；并列协调式.神经网络、专家系统相互独立,相互协调,将二者独立执行的某些功能进行组合,发挥二者优势.

4结语

在煤矿生产中,采煤机占据着不可替代的地位,是综合机械、电子电气、液压传动系统于一体的复杂系统.采煤机故障应该及早发现,若待严重时再处理则所消耗的人力、财力将会大大增加.所以说,采煤机故障的提前诊断具有很大意义.