煤礦機械設備狀態監測及維護研究

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摘要：針對晉圣坡底煤礦在煤炭生產過程中煤礦機械設備故障頻發、機械設備維護管理工作效率不高的問題，通過點檢的形式，本著經濟效益最大化的原則，確定了200h的點檢周期。對比選擇合適的策略模型，實現煤炭企業經濟效益的提升。

關鍵詞：煤礦機械設備；維護管理；狀態監測；經濟效益1工程概況

1工程概況

晉能控股集團晉圣坡底煤業有限公司位于晉城市坡底村附近，生產規模600kt/a，其地理位置為東經112°27＇12〞—112°28＇51〞，北緯35°17＇44〞—35°19＇29〞，井田東西寬1.5km，南北長5.4km，面積為7.4151km2，開采煤層為3-15#煤層，開采深度標高為+775~+570m。全礦機械設備機泵震動為d級，嚴重影響了機泵的正常運行，水平方向和垂直方向的震動位移達到了15.698mm/s和16.587mm/s，對設備進行實時監測和分析，通過精細化管理形式對設備進行監測和維護。

2煤機故障類型及成因分析

電氣系統的故障主要表現為接觸不良和電子元器件異常。井下長期處于潮濕環境當中，并且巷道內空氣中酸性氧化物含量較高，會使電路板上的電子元器件產生氧化、老化等問題[1]。同時，電子元器件在工作時會發熱，為增長其使用壽命，通常會帶有散熱裝置，井下煤粉或其他巖石顆粒容易積聚在電路板上，導致其散熱能力降低，從而導致其使用年限下降，造成不必要的損失[2]。而且電氣部分長期受到不平衡引起的震動時，極易引發電路板接觸不良，導致機械運動停擺。故電氣系統的故障表現可總結為電信號的缺失和異常發熱。

3煤礦機械設備故障監測

3.1監測方法

油液監測法。通過檢測機械設備中液壓油的純度來進行故障檢測。設備機械系統發生故障，其液壓油中雜質增多，這些雜質既可能來源于磨損殘留物，也可能來源于煤礦粉塵，通過檢測其在液壓油中的比列，可以對設備機械故障進行檢測。但由于該方法實施時需要取樣，所以該種檢測方法不具備時效性[3]。溫度監測法。通過安裝溫度傳感器，獲得煤礦機械設備在運行過程中的實時溫度上升情況，判斷機械設備是否發生故障，該方法的優點是可以實現故障的實時監測。電流監測法。針對電氣系統的故障，多采用電流監測法。通過在機械設備上安裝電流傳感器，監控設備在工作過程中的電流情況，通過與正常工作狀態的電流比較，判斷機械設備電氣系統是否發生故障[4]。導致電流異常的情況很多，如：在設備運行過程中，軸承有磨損或者轉子與定子之間的摩擦，均可以導致機械設備電流異常。震動監測法。針對煤礦機械設備故障監測，提出使用震動頻譜來進行監測。通過傳感器獲取機械設備在運行時的震動頻譜，對其進行監測。該方法的優點是便于技術人員精準的判斷故障發生的位置。如圖1為獲得的機械設備震動信號頻譜圖，通過對比有故障和無故障兩種狀態下的能量差值，判斷其發生故障的頻段特征。

3.2煤炭機械設備點檢周期的確定

為了更精確的對煤礦機械設備進行監測，采用“點檢”的方法，對機械設備實時工作狀態進行全方位的掌控。此時就需要確定點檢周期，根據安全性原則，進行點檢周期的計算如公式（1），其中P為存在故障的概率，n為檢測次數。

4設備的管理和維護

4.1模型分析

在選擇設備修理的停歇時間時，需要確定有效合理的管理策略，修理時間定額為Ts，用公式（5）表示。

4.2管理策略的選擇

通過分析可知，結合各因素的影響，建立公式（7）：等待：FCF+γC[F+(1-F)p]設備檢修：Cj+γFC(1)+γ(1-F)C(0)（7）設備維修：Cp+γC(0)F0、F1、F2是設備故障率，F在0~F0或F1~F2時，“等待”；F0~F1時，“設備檢修”；F2~1時，“設備維修”。通過以上計算，可以為管理策略提供選擇上的參考。

4.3保證管理工作的有效性

4.3.1保證設備監測的預測性在狀態監測中，預測性維護管理是基礎，其對煤礦安全生產、煤礦機械設備安全具有及其重要的意義。監測中若發現機械設備運轉異常，必須及時采取措施，減弱設備故障的影響，從而降低煤礦運營的成本。晉圣坡底煤礦維護管理人員需及時反映設備故障問題，針對問題映射指定合適的方案，保證設備的正常使用。4.3.2嚴格把關維護質量晉圣坡底煤業公司首先要注重設備維護管理的更新，保證已淘汰的觀念不再使用，重視本礦機械設備的管理工作，施行責任到人制度，落實安全管理。其次，相關人員要及時更換故障設備零件，對庫存備件進行整理統計。最后，規范機械設備的使用操作流程，在設備的使用前、使用后進行統計，運行數據也要進行歸檔、記錄。

5結語

煤炭工業發展到今天，機械設備是企業發展的重中之重。設備的實時工作狀態監測可以直觀的反應出設備是否出現故障，以便維修人員對設備及時的檢修和維護，并更加精準的判斷故障出現位置，提高機械設備的運行效率。在機械設備狀態監測工作中，需要針對相應的環境條件和設備具有的特征進行全方位的分析，選擇適宜管理模型和策略。同時，還要不斷提升企業維護管理人員綜合能力素質，可以進一步提升機械設備的運行穩定性，做好維護管理的預測性工作，切實把好質量關，可以實現煤炭企業的效益提升。

參考文獻

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[3]劉海波.基于神經網絡的煤礦機械設備狀態監測記錄模型[J].煤礦機械,2012,33(9):228-230.

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[5]遲寶鎖,于海亭,黨帥,等.淺談無損檢測技術應用于煤礦機械設備維修的實踐[J].中國設備工程,2021(14):155-156.

作者：牛澤超 單位：晉能控股煤業集團晉圣坡底煤業有限公司