机械故障检测诊断技术在机电设备管理中的运用

期刊: 前沿科学 DOI: PDF下载

吴忠伦

临沂矿业集团菏泽煤电有限公司郭屯煤矿 山东 菏泽 274704

摘要

在煤矿机电设备管理中,保养与维修工作的重点是确保设备稳定、有序运行。设备运行中的故障既有普遍性也有特殊性,不能直接套用统一的故障规律。因此,需要运用机械设备故障诊断手段来精准识别并处理故障。虽然传统的机械设备故障诊断手段与中医的“望、闻、问、切”理论有着异曲同工之妙,但面对现代机械设备日益复杂的结构和日益精细化的管理需求,传统的诊断手段已经难以满足要求。而在云计算、大数据和物联网技术不断发展的背景下,传感技术、无线通讯技术、AI高清智能摄像头+算法的运用,使得现代机械故障检测诊断技术取得显著进步。基于此,本文主要对机械故障检测诊断技术的基本特征进行简要叙述,分析煤矿机电设备管理中的机械故障检测诊断技术运用,并探究提升煤矿机电设备管理中机械故障诊断技术运用效果的策略,旨在确保机电设备的运转更加安全,在提升故障检测诊断水准的同时,降低安全事故的发生概率。


关键词

煤矿;机电设备;机械故障检测诊断技术;设备管理

正文


实际上,中医望、闻、问、切理论传统的机械设备故障诊断手段具有相似之处。“望”是指观察设备的外观和运行状态,通过眼睛来识别设备的异常情况;“闻”是指通过听觉来判断设备的声音是否异常;“问”是指通过与设备操作人员交流,了解设备在运行过程中出现的异常情况等;“切”则是指通过触摸设备,感受设备的温度、振动等物理状态,从而判断设备的健康状况。而新时代,传统的“望、闻、问、切”手段虽然具有一定的作用,但已无法满足现代化、自动化、智能化的管理需求。为此,工程师在对机械设备进行检查的过程当中,需要强化对更加精准、高效的机械故障检测诊断技术加以运用,以此确保煤矿机电设备稳定运转。

一、机械故障检测诊断技术的基本特征

(一)复合性高

机械故障检测诊断技术会融合多学科的知识,包括机械工程、电子工程、计算机科学和信息处理等多个领域。由此表明,该技术的复合性比较高。相关人员不仅需要对机械系统的结构和动态进行深入理解,还需要运用先进的传感器技术、信号处理技术以及人工智能算法来分析机械设备的工作状态。通过对先进技术进行综合应用,准确识别出设备运行中的异常和潜在的故障隐患,从而确保机械设备的正常运行和生产安全。

(二)目的性强

机械故障检测诊断技术的核心目的是为提前发现并准确判定机械设备可能出现的故障,以便及时采取维修措施,避免或减少设备故障带来的生产停滞和损失。该技术通过实时监测和分析机械设备的性能参数,可以针对性识别设备故障的类型和程度,为后续的维修决策提供科学依据。因技术的目的性比较强,进而使其成为提高设备可靠性和生产效率的重要手段。

(三)实践性强

机械故障检测诊断技术不仅仅是理论上的研究,更是一项实践性较强的技术,要求技术操作人员不仅要有扎实的理论知识基础,还要具备丰富的现场实践经验。在实际应用中,相关人员需要根据不同的机械设备和不同的运行环境,灵活调整检测策略和诊断方法。此外,故障检测诊断技术还需要在实际操作中不断验证和完善,以适应不断变化的工业需求和技术发展。因此,机械故障检测诊断技术的实践性体现其在解决问题方面的直接性和实用性,是实现工业生产自动化和智能化的关键。

二、煤矿机电设备管理中的机械故障检测诊断技术运用

(一)通风机的故障检测诊断

在煤矿作业中,通风机属于主要机电设备,能够保证矿井通风效果,实现矿井的安全生产。然而,通风机若长期在恶劣的工作环境下运行,或者存在高负荷的情况,势必会存在相应的问题。与人体一般,若长时期疲劳工作,将会导致身体疲惫、机能下降[1]。同样,通风机若长期工作于非理想状态,其性能也会逐渐下降,甚至出现故障。而要想避免存在相应的故障,提升机电设备管理水平,工程师也就需要强化对故障检测诊断技术的运用。在原有对电流、电压、温度等进行实时监控的基础上,加入振动和温度传感器,对通风机关键部位进行实时监测,可以提高故障检测的精确度和效率。在实际运用机械故障检测诊断技术对通风机故障进行诊断的过程当中,工程师可以充分利用大数据技术,自动对库房的配品以及配件储备状况进行查询[2]。如,某通风机的电机轴承振动存在异常,通过振动对故障的特征频率进行分析,可以准确判断故障特征频率,从而识别出轴承外圈故障。在诊断出故障后,系统会立即发出报警提示,并通过专家库的分析和趋势预判功能,预测出该部件的剩余使用寿命,即30天。此时,控制平台会自动查询库房中同型号轴承的储备情况,并通过信息推送的方式告知技术人员当前的故障现象、剩余寿命预测结果、库房备件存量及位置等信息。如此,不仅会缩短故障排查和维修的时间,还会进一步提高维修的准确性和效率。

(二)采煤机的故障检测诊断

采煤机在煤矿生产中,主要用于采煤作业,作为一种机电一体化设备,其功能较为多元以及复杂。在对采煤机进行故障检测的过程当中,会与人体疾病检测与治疗一般,需要细致观察和科学诊断。如同人体在天冷时因血液循环不畅而感觉寒冷,采煤机在环境温度降低时,其液压系统也会因液压油粘度增加,流动性变差,导致动作迟缓,甚至出现故障。这时,工程师就需要如同医生一样,根据环境条件的变化,调整设备的工作状态,或者采取预热措施,确保液压系统的正常运转。又如同人体发烧时,全身无力,采煤机在长时间高负荷运行后,也可能出现油温过高,导致液压油粘度下降,密封效果变差,内泄漏增加,从而降低液压系统的效率。这时,工程师就需要如同医生一样,对采煤机进行“降温”处理,比如增加散热设备、降低工作强度等,以保证设备的正常运行。不过,因采煤机会在井下的复杂环境下工作,其故障检测诊断的难度也相应增加。在井下工作面复杂工况下,对检测装置进行防护、确保通讯设施与信号传输更加稳定,属于机电设备管理的难点。在当前的技术条件下,由于受到井下工作面电磁环境复杂的影响,无线通讯方式在稳定性和可靠性方面存在一定的挑战,特别容易存在数据延时和丢包现象[3]。虽然很多工程师会强化对有线通讯方式的运用,但是由于网线传输的距离比较短,且光缆不耐弯折。所以,在对采煤机进行管理的过程当中,机械故障检测诊断技术的运用,需要对此方面问题进行进一步解决。

(三)矿井提升机的故障检测诊断

煤矿的生产离不开矿井提升机,而提升机的运输责任比较大,不但会对煤炭以及机械工具进行运输,也需要运输材料以及工作人员。在实际开展煤矿生产作业的过程当中,若工程师没有及时对提升机进行故障检测诊断,便无法对煤矿生产人员的人身安全加以保证。而在对机械故障诊断技术加以运用的过程当中,工程师可以基于智能加油技术,对矿井提升机进行更为精细化的管理。通过在机房内安装智能加油装置,可以确保提升机的各个润滑点得到定时、定量、定压的润滑脂加注,避免因润滑不足导致设备磨损加剧甚至发生故障,以此减少人工润滑的误差和疏漏,提高设备运行的稳定性和安全性。同时,工程师可以利用油液在线检测技术,实时监测提升机齿轮油和液压油的运动粘度、介电常数等关键参数,从而准确判断油液的质量和使用状态。如果油液质量下降或出现异常,系统会立即发出报警信息,提醒工程师及时更换或处理,有效避免因油液问题导致的设备故障。而且,油液离线检测技术,如铁谱分析技术的应用,也能够为工程师提供更深入的故障诊断手段。通过对油液进行人工取样、制谱等,并利用显微镜分析铁谱金相组织情况,可以准确判断设备各运转部件的磨损程度。此外,为进一步提高矿井提升机的管理水平和安全性,工程师还可以引入巡检机器人。巡检机器人通过搭载高清AI摄像头和多种传感器,能够对提升机进行24小时不间断的巡检和监测。一旦发现异常状态或潜在故障,机器人会立即发送报警信息,缩短故障排查和维修的时间。

(四)矿用高压异步电动机的故障检测诊断

当前,在煤矿作业中,所采用的矿用高压异步电动机主要为交流永磁同步电机、交流异步变频电机、变频一体机等,这些电机在煤矿生产中如同人体的心脏,为整个生产系统提供源源不断的动力。然而,与人体一样,这些电机在长时间、高负荷的运转过程中,也难免会出现各种“疾病”或“疲劳”现象。如,人体在长时间高负荷工作后会出现疲劳,甚至生病一样,矿用高压异步电动机在长时间、高负荷运转后,也可能出现油温过高、电流过大等问题,导致电动机的效率降低,甚至损坏。此时,工程师需要像医生一样,对电动机进行“体检”,利用温度检测器、振动分析仪等设备,实时监测电动机的运行状态,一旦发现异常,立即采取降温、减载等措施,避免电动机进一步损坏。在矿用高压异步电动机的故障检测诊断中,除了传统的温度、振动等机械检测手段外,电气检测手段也同样重要。电压、电流、三相平衡度、绝缘程度等电气参数的检测,可以帮助工程师更准确地判断电动机的故障类型和位置。如同医生通过化验、拍片等手段诊断人体疾病一样,电气检测手段为电动机的故障诊断提供更科学的依据。当然,对于严重的“疾病”或“创伤”,如电动机的损坏或磨损严重等,仅仅依靠检测手段是无法解决的。此时,工程师就需要像医生一样,对电动机进行“手术”治疗。如,更换电动机的损坏部件,修复电动机的磨损表面,甚至进行整个电动机的更换。

三、提升煤矿机电设备管理中机械故障诊断技术运用效果的策略

(一)做好信息数据记录工作,明确设备故障原因

在煤矿机电设备管理工作中,要想提升机械故障诊断技术的运用效果,相关人员就需要做好信息数据记录工作,明确设备故障原因。数据是故障诊断和管理的基础,通过准确记录和分析设备的运行状态、故障发生时间、故障类型以及维修过程等数据,可以逐步建立“专家库”。“专家库”应包含各种机电设备的典型故障案例、故障特征、诊断方法和维修经验,为后续的故障诊断提供有力的支持。而后,相关人员就可以对收集到的数据进行深度挖掘和分析。通过对数据的对比、统计和趋势预测,可以发现设备运行中的潜在问题,预测可能出现的故障,从而提前采取措施,避免或减少故障的发生。

(二)提升技术人员专业素质,降低故障发生概率

煤矿机电设备管理中,技术人员的专业素质直接影响到机械故障诊断技术的运用效果。为降低故障发生概率,提升技术应用效果,就需要技术人员不仅具备扎实的机电理论知识,还需要有丰富的实践经验,能够熟练掌握各种故障诊断技术和维修方法。为此,煤矿企业应加大对技术人员的培训力度,定期组织技术人员参加专业培训和学习,不断更新其知识和技能。同时,煤矿企业还应注重引进高学历、高素质的复合型人才,确保技术人员既懂机械、又懂电气,还懂计算机网络通讯,更懂设备资产管理的经济学知识,能够全面了解和掌握煤矿机电设备的运行状况,为故障诊断提供更为准确和科学的依据,以提高机电管理水平,降低机械设备的故障发生概率。

(三)优化改进检测执行方式,确保设备运行可靠

在煤矿机电设备管理中,检测执行方式的优化和改进对于确保设备运行可靠性至关重要。以传感装置为例,在实际进行故障检测与诊断的过程当中,工程师需要进一步优化与改进检测执行方式,通过定期对传感装置进行定期的零点校准、量程校准以及灵敏度调整等,以保证其测量结果的准确性。在关键部位和关键参数的检测中,工程师可以利用多种不同检测原理的传感装置共同进行,通过比较不同传感装置的检测结果来确认故障类型和位置,以此有效避免单一传感装置可能出现的误差或故障,提高故障诊断的可靠性。此外,还可以利用先进的故障诊断技术和智能算法来提高检测执行方式的效率。如此,便能够提高故障诊断的准确性和效率,提高机械故障检测诊断技术的应用效率,确保煤矿机电设备的正常运行。

(四)提高技术应用监管力度,保证煤矿生产安全

诚然,再好的技术也需要依靠人来进行管理。在煤矿机电管理中,不仅需要加强对机械故障检测诊断技术的应用,还需要强化管理手段的实施。在此过程当中,煤矿企业可以通过建立完善的技术应用监管体系,加强对技术人员操作行为的监督和管理,及时发现和纠正技术应用过程中的问题和不足,保证煤矿生产的顺利进行。并且,还应安排专门的监管人员,对技术人员的操作过程进行实时监督和管理,确保技术人员严格按照规定进行操作,避免违规操作导致的设备故障和安全事故。此外,监管人员还应及时发现和纠正技术应用过程中出现的问题和不足,提出改进意见和建议,促进技术应用水平的不断提高。

结束语

综上所述,煤矿机电设备管理中机械故障诊断技术的运用,是确保煤矿生产安全、提高设备运行效率的关键环节。随着技术的不断进步,新的故障诊断方法和手段不断涌现,为煤矿机电设备管理提供了更多可能。为此,煤矿企业需要结合具体问题进行具体分析,通过选择更加恰当的机械故障检测技术,以此为机电设备故障问题的及时解决提供保障,进而在保证煤矿生产作业安全的同时,提升煤矿生产效率。

参考文献

[1]张超,周璞,周昊.煤矿机电设备管理中机械故障检测诊断技术应用探讨[J].内蒙古煤炭经济,2023,(16):169-171.

[2]宋吉祥,王永香.火电厂机电设备管理中机械故障检测诊断技术的应用分析[J].冶金与材料,2023,43(06):172-174.

[3]宁连旭.煤矿机电设备管理中机电故障检测诊断技术的应用[J].能源与节能,2023,(05):212-214.

 

 



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