论文部分内容阅读
[摘 要]在煤矿广泛应用大型机械设备作业的行业大环境下，煤矿掘进机的日常维护与故障诊断的重要性也就不言而喻了。而保证煤矿掘进机正常高效运行的基础便是对于其常见的电力系统故障以及液压系统故障进行分析与综合，并形成一套切实可行的诊断方法与处理措施，而这同时也对减少煤矿掘进机的故障发生率起到了正面影响。此外，通过对于煤矿掘进机运行中的电力系统控制量变化和液压系统中压力温度的采集与分析，建立起对于煤矿掘进机运行状态的自动化判断、故障的智能化检测的故障诊断自动化诊断系统也是当前行业的需求。
[关键词]煤矿 掘进机 故障 处理 自动化系统
中图分类号：P58 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0028-01
1.煤矿掘进机故障诊断与处理技术发展的现状
随着煤矿行业的不断完善与发展，大型机械装置在矿山井下作业已成为常态。而其中用于煤矿井下掘进巷道的，现已经被广泛地投入到煤矿生产中的大型煤矿机械装置煤矿掘进机的使用情况的良好与否直接的关系到煤矿工作生产能力和效率的高低。随着机械装置向信息化的不断靠拢，越来越多的电力控制系统，液压系统以及信息化调试管理也应用到了掘进设备的日常运行中，大大的提高了生产效率。但是，新技术的应用带来裨益的同时也带来了诸多不便，伴随着生产效率的提高一同前来的是设备维护与检修中出现的新型问题。煤矿掘进机的有两大核心部分，一是其动力来源——掘进机中的电力系统；而第二大部分液压系统同时增强了其动力，使其可以在各种恶劣的条件下作业，这两大部分是机器故障出现的核心部分，同时也是掘进机故障出现最常见的部分。
自动化诊断系统（Automated Diagnostic System）是一种基于强大的专业知识库以及庞大的实际运行数据库的计算机程序系统。他能够根据大数据以及自身强大的专业知识，模拟专业从业人员解决具体领域的相关问题，甚至可以通过专业技术人员的思考方式进行故障排查解决时的逻辑推理，并对处理步骤的具体依据做出解释。通过自动化诊断系统进行故障的分析与处理可以有效的避免受到现场技术人员水平限制以及主观臆断的影响，在保证了故障诊断准确度的前提下提高了效率。
本文主要通过对于煤矿掘进机常见故障的分析，搭建合理专业的自动化诊断系统，为提高煤矿作业的效率提供帮助。
2.掘进机的常见故障及其分析
2.1电力系统的常见故障及其分析
随着电力系统理论逐步走向完善，其在煤矿掘进机上的应用技术也得到了相关的提升。为了降低系统的故障性，最大程度上简化系统结构，目前的掘进机中的电气设备都采用了先进的集中控制和保护手段。与此相对应的是，目前的掘进机电气系统都是采用可编程控制器PLC（ Programmable Logic Controller），采用其可编程的特性来实现对于机械部件各个的过载，过流，短路等问题的防护，是掘进机电气系统部分主要故障的集中点。
2.1.1可编程控制器无输出
煤矿掘进机在实际运行中时会产生很多使得可编程控制器无输出的原因，像是综合保护器的输出障碍、控制按钮的损毁和相关线路的短接等等。判断可编程控制器有无输出最简单的方法是通过对状态显示灯的观察，如果亮灯，则代表可编程控制器有输出，反之则没有。如果已经确定可编程控制器没有输出，之后可以通过可编程控制器的状态显示灯来判断各个回路的输入输出情况，进而确定故障发生的源头。除此之外，可以通过对于输入端的短接来确定可编程控制器输入端是否损坏。
2.1.2 接触器线圈未能导通
接触线圈被烧毁；交流电源未能接通；继电器的损毁均为煤矿掘进机的电力系统中接触线圈导通出现问题的主要原因。对于以上三点故障的诊断，均可通过采用万用表对于回路的测试来进行诊断。
2.1.3 继电器线圈不能导通
可编程控制器无输出，线圈本身烧毁；直流电源未能按规定进行接通。这三点为煤矿掘进机电力系统中继电器线圈不能顺利接通的主要原因。其中第一点可以通过观察可编程控制器输出端发光管进行判断，后两点则可以通过万用表直接进行故障的排除。
2.1.4 漏电闭锁检测异常
在煤矿掘进机复杂的日常工作环境下，漏电闭锁检测会因为许多异常状况而不能通过，比如工作环境潮湿以及其他原因而造成的电缆绝缘等级下降，以及对于综合保护器的误操作。这种情况的解决方式也相对简单，只要查明问题所在然后更换对应元件就可以了。
2.1.5 接触器吸合不可靠
煤矿掘进机在工作时的电压太低往往是导致接触器吸合不可靠的核心问题所在。高压吸合，低压保持是电气控制系统中接触器的通常工作形势。在其工作时出现的电压降就会造成接触线圈吸合电压不足，从而出现吸合不可靠的问题。而电压将出现的主要形式是工作时系统电源承受功率较大，在启动的瞬间电流过大。因此，想要解决接触器吸合不可靠这个问题，只需要增大供电电缆截面积于缩短供电电缆的长度，尽量避免电压降的产生就可以。
2.2 液压系统常见故障及其分析
由于煤矿掘进机工作环境恶劣，导致液压系統收到的负荷过大，冲击过强，对液压系统的正常工作造成巨大影响，进而引起了液压系统的故障。
动力部分、执行部分、控制部分、辅助部分和液压油等五部分组成了一个完整的液压系统。煤矿掘进机液压系统的主要故障来源有辅助原件故障、液压油油温过高以及液压油混入空气。
辅助原件的故障其一为溢流阀的极端压力或损坏。当溢流阀的压力过高或者损坏时，发动机的功率会急剧下降，动力系统转速变慢；而当溢流阀压力过低，则会导致液压系统输出压力过高，使得液压系统负荷过大，进而导致其在运行温度、声音上的种种异常反应。想要解决此问题，只需要定时调整液压阀的压力系数，使之保持在一个正常的水平。辅助原件故障其二为换向阀和液压阀的泄露与损坏，这会导致煤矿掘进机运行缓慢、诸多部位运动失灵的现象。想要解决此问题，只需要及时更换换向阀和液压阀即可。
3.自动化诊断系统的构建
自动化诊断系统主要由交互输入输出端口、学习系统、专业知识库、大数据库、推理系统组成，其简单的工作原理如图所示
图1 自动化诊断系统的一般功能结构
根据前面所阐述的关于自动化诊断系统的大致思想，可以通过信息技术手段建立合理算法，从而构建一个煤矿掘进机故障分析与诊断的自动化诊断系统。通过这个系统，可以使得广大高水平技术人员的强大的专业知识与丰富的从业经验得到充分的价值体现，简化故障分析与诊断的过程，并提高其准确性与效率。该自动化诊断系统的主要功能是：通过煤矿掘进机上的传感器对于机器运行时环境的温度、压力、湿度，机器自身的运行状况信息进行采集；通过与系统专业知识库与实际运行的大数据库相结合，分析煤矿掘进机自身的工作状况，进而对于煤矿掘进机当前隐含的故障进行预防与诊断。或是通过交互输入端口人类技术员对当前煤矿掘进机所包含的问题进行输入，自动化诊断系统对于问题进行分析处理，输出若干套合理的问题解决方法与途径，并解释这些做法的原因。
4.结语
对于煤矿掘进机的常见故障本文已大体给出，但是随着技术的进步与机械装置日新月异的发展，新问题的出现速度也是令人应接不暇。所以广大技术人员以及相关专家不能固步自封，要努力探索与研究煤矿掘进机故障诊断中出现的各种新问题。同时，自动化诊断系统的建立也不是一蹴而就的，本文只是给出了关于自动化诊断系统建立的一种思路，而真正建立起这样的系统来同样是一个需要各位共同奋斗的过程
参考文献：
[1]武深浩.现代煤矿掘进技术的改进[J].能源与节能，2016（12）：160-161+169.
[2]孟碧坤.煤矿掘进机常见故障分析及处理方法研究[J].机械管理开发，2016，31（03）：119-120+126.
[3]管俊才，柳军涛.煤矿巷道掘进的影响因素及应对措施研究[J].山西煤炭管理干部学院学报，2014，27（02）：37-38+50.
[4]李志.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用解析[J].科技资讯，2014，12（11）：77-78.
[关键词]煤矿 掘进机 故障 处理 自动化系统
中图分类号：P58 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0028-01
1.煤矿掘进机故障诊断与处理技术发展的现状
随着煤矿行业的不断完善与发展，大型机械装置在矿山井下作业已成为常态。而其中用于煤矿井下掘进巷道的，现已经被广泛地投入到煤矿生产中的大型煤矿机械装置煤矿掘进机的使用情况的良好与否直接的关系到煤矿工作生产能力和效率的高低。随着机械装置向信息化的不断靠拢，越来越多的电力控制系统，液压系统以及信息化调试管理也应用到了掘进设备的日常运行中，大大的提高了生产效率。但是，新技术的应用带来裨益的同时也带来了诸多不便，伴随着生产效率的提高一同前来的是设备维护与检修中出现的新型问题。煤矿掘进机的有两大核心部分，一是其动力来源——掘进机中的电力系统；而第二大部分液压系统同时增强了其动力，使其可以在各种恶劣的条件下作业，这两大部分是机器故障出现的核心部分，同时也是掘进机故障出现最常见的部分。
自动化诊断系统（Automated Diagnostic System）是一种基于强大的专业知识库以及庞大的实际运行数据库的计算机程序系统。他能够根据大数据以及自身强大的专业知识，模拟专业从业人员解决具体领域的相关问题，甚至可以通过专业技术人员的思考方式进行故障排查解决时的逻辑推理，并对处理步骤的具体依据做出解释。通过自动化诊断系统进行故障的分析与处理可以有效的避免受到现场技术人员水平限制以及主观臆断的影响，在保证了故障诊断准确度的前提下提高了效率。
本文主要通过对于煤矿掘进机常见故障的分析，搭建合理专业的自动化诊断系统，为提高煤矿作业的效率提供帮助。
2.掘进机的常见故障及其分析
2.1电力系统的常见故障及其分析
随着电力系统理论逐步走向完善，其在煤矿掘进机上的应用技术也得到了相关的提升。为了降低系统的故障性，最大程度上简化系统结构，目前的掘进机中的电气设备都采用了先进的集中控制和保护手段。与此相对应的是，目前的掘进机电气系统都是采用可编程控制器PLC（ Programmable Logic Controller），采用其可编程的特性来实现对于机械部件各个的过载，过流，短路等问题的防护，是掘进机电气系统部分主要故障的集中点。
2.1.1可编程控制器无输出
煤矿掘进机在实际运行中时会产生很多使得可编程控制器无输出的原因，像是综合保护器的输出障碍、控制按钮的损毁和相关线路的短接等等。判断可编程控制器有无输出最简单的方法是通过对状态显示灯的观察，如果亮灯，则代表可编程控制器有输出，反之则没有。如果已经确定可编程控制器没有输出，之后可以通过可编程控制器的状态显示灯来判断各个回路的输入输出情况，进而确定故障发生的源头。除此之外，可以通过对于输入端的短接来确定可编程控制器输入端是否损坏。
2.1.2 接触器线圈未能导通
接触线圈被烧毁；交流电源未能接通；继电器的损毁均为煤矿掘进机的电力系统中接触线圈导通出现问题的主要原因。对于以上三点故障的诊断，均可通过采用万用表对于回路的测试来进行诊断。
2.1.3 继电器线圈不能导通
可编程控制器无输出，线圈本身烧毁；直流电源未能按规定进行接通。这三点为煤矿掘进机电力系统中继电器线圈不能顺利接通的主要原因。其中第一点可以通过观察可编程控制器输出端发光管进行判断，后两点则可以通过万用表直接进行故障的排除。
2.1.4 漏电闭锁检测异常
在煤矿掘进机复杂的日常工作环境下，漏电闭锁检测会因为许多异常状况而不能通过，比如工作环境潮湿以及其他原因而造成的电缆绝缘等级下降，以及对于综合保护器的误操作。这种情况的解决方式也相对简单，只要查明问题所在然后更换对应元件就可以了。
2.1.5 接触器吸合不可靠
煤矿掘进机在工作时的电压太低往往是导致接触器吸合不可靠的核心问题所在。高压吸合，低压保持是电气控制系统中接触器的通常工作形势。在其工作时出现的电压降就会造成接触线圈吸合电压不足，从而出现吸合不可靠的问题。而电压将出现的主要形式是工作时系统电源承受功率较大，在启动的瞬间电流过大。因此，想要解决接触器吸合不可靠这个问题，只需要增大供电电缆截面积于缩短供电电缆的长度，尽量避免电压降的产生就可以。
2.2 液压系统常见故障及其分析
由于煤矿掘进机工作环境恶劣，导致液压系統收到的负荷过大，冲击过强，对液压系统的正常工作造成巨大影响，进而引起了液压系统的故障。
动力部分、执行部分、控制部分、辅助部分和液压油等五部分组成了一个完整的液压系统。煤矿掘进机液压系统的主要故障来源有辅助原件故障、液压油油温过高以及液压油混入空气。
辅助原件的故障其一为溢流阀的极端压力或损坏。当溢流阀的压力过高或者损坏时，发动机的功率会急剧下降，动力系统转速变慢；而当溢流阀压力过低，则会导致液压系统输出压力过高，使得液压系统负荷过大，进而导致其在运行温度、声音上的种种异常反应。想要解决此问题，只需要定时调整液压阀的压力系数，使之保持在一个正常的水平。辅助原件故障其二为换向阀和液压阀的泄露与损坏，这会导致煤矿掘进机运行缓慢、诸多部位运动失灵的现象。想要解决此问题，只需要及时更换换向阀和液压阀即可。
3.自动化诊断系统的构建
自动化诊断系统主要由交互输入输出端口、学习系统、专业知识库、大数据库、推理系统组成，其简单的工作原理如图所示
图1 自动化诊断系统的一般功能结构
根据前面所阐述的关于自动化诊断系统的大致思想，可以通过信息技术手段建立合理算法，从而构建一个煤矿掘进机故障分析与诊断的自动化诊断系统。通过这个系统，可以使得广大高水平技术人员的强大的专业知识与丰富的从业经验得到充分的价值体现，简化故障分析与诊断的过程，并提高其准确性与效率。该自动化诊断系统的主要功能是：通过煤矿掘进机上的传感器对于机器运行时环境的温度、压力、湿度，机器自身的运行状况信息进行采集；通过与系统专业知识库与实际运行的大数据库相结合，分析煤矿掘进机自身的工作状况，进而对于煤矿掘进机当前隐含的故障进行预防与诊断。或是通过交互输入端口人类技术员对当前煤矿掘进机所包含的问题进行输入，自动化诊断系统对于问题进行分析处理，输出若干套合理的问题解决方法与途径，并解释这些做法的原因。
4.结语
对于煤矿掘进机的常见故障本文已大体给出，但是随着技术的进步与机械装置日新月异的发展，新问题的出现速度也是令人应接不暇。所以广大技术人员以及相关专家不能固步自封，要努力探索与研究煤矿掘进机故障诊断中出现的各种新问题。同时，自动化诊断系统的建立也不是一蹴而就的，本文只是给出了关于自动化诊断系统建立的一种思路，而真正建立起这样的系统来同样是一个需要各位共同奋斗的过程
参考文献：
[1]武深浩.现代煤矿掘进技术的改进[J].能源与节能，2016（12）：160-161+169.
[2]孟碧坤.煤矿掘进机常见故障分析及处理方法研究[J].机械管理开发，2016，31（03）：119-120+126.
[3]管俊才，柳军涛.煤矿巷道掘进的影响因素及应对措施研究[J].山西煤炭管理干部学院学报，2014，27（02）：37-38+50.
[4]李志.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用解析[J].科技资讯，2014，12（11）：77-78.