王东亮
榆林神华能源有限责任公司青龙寺煤矿分公司陕西省神木市719300
摘要：煤矿企业的生产运营离不开机电设备的使用，而机电设备的安全稳定运行又是整个煤矿企业安全生产的前提保障，一旦机电设备无法正常运行，不仅会给矿井生产活动带来很大影响，还会造成一系列的安全隐患。及时有效地应用故障监测诊断技术能够大大降低机电设备出现故障的机率，实现安全稳定生产。本文主要针对煤矿机电设备管理中故障在线监测诊断技术进行简要分析。
关键词：煤矿机电；设备管理；故障监测；诊断技术
1煤矿机电设备故障监测诊断技术及其目的
在煤矿机电设备的使用过程中经常会出现设备故障问题，所以为了使机电设备能够正常的运行，煤矿工作人员一定要注意日常的机电设备故障的诊断和维修工作。而故障监测诊断技术就是一种专门用来监测机电设备故障的技术，它能准确找出故障出现的部位，进而对其进行诊断，再展开相应的维修工作，确保煤矿机电设备的正常运转。人们对机械设备进行监测诊断，主要目的有以下几点:第一，保证设备没有故障地正常运作;第二，保证设备效能最大化;第三，保证设备在处于“亚健康”状态或者是已发生故障的情况下，及时发现问题并及时解决。
2故障监测诊断技术在矿山机电设备中的实际应用
2.1久益采煤机监测和故障诊断
JNAFaceBoss系统是采煤机的控制核心。该系统包括中央控制器（CCU），显示系统计算机、鼠标、本安隔离栅及相关的接线和电缆。JNAFaceBoss系统还包括遥控器、接收器和天线及相关的接线、电缆和开关。
空载漏电故障监测：CT1给SP501和SP503模块供15Vac，15Vac在每个模块内被整成直流。端子16（测说明接到电机电缆）和端子13（接地）间的阻抗变化，将影响每个模块内电阻网络上的分压电压值。电机电缆的接地故障，使电压值降低。如果监测到故障，端子7和端子8间的常闭接点打开，将取消到IOM3的24V直流输入信号，并在JNAFaceBoss系统中指示空载漏电故障。一个常闭接点用于隔离漏电监测模块和电机电缆。在电机起动延时期间，IOM3有信号输出，从而使IEL继电器得电。IEL继电器线圈得电后，相应接点打开，断开电机电缆与漏电监测模块。采煤机有几套保护系统。电流互感器提供过载和堵转故障的反馈。RTD提供过热故障的信号。截割电机RTD：热敏电阻（RTD）由铂金属丝制成，监测截割电机的温度。RTD的阻值随温度变化。RTD在0摄氏度时的阻值为100欧，128摄氏度时的阻值为150欧，194摄氏度时的阻值为175欧。JNAFaceBoss可参考RTD输入信号降低牵引速度，防止截割电机过载。相应的截割电机MCT监测截割电机的RTD信号。MCT处理这些数据，然后把这些值传给CCU。如果截割电机达到截割温度限定值，一般为200摄氏度。CCU使用这些信号告知牵引电机逆变器，降低牵引速度。通过降低牵引速度，CCU确保截割电机消耗的电流将减少，电机温度将下降。如果截割电机温度没有下降，CCU将继续降低牵引速度。
过载监测：通常，电流互感器可提供电机过电流、堵转和相不平衡保护。MCT监测泵电机和截割电机消耗的电流。MCT处理这些数据，并把结果传送到CCU。每个变频器VFD监测牵引电机消耗的电流。VFD处理这些数据，并把结果传送到CCU。CCU把电流互感器的输出电流值与预先设定的曲线（占电机满载电流的百分数和时间）相比较，来判断有无过电流、堵转或相不平衡故障。
2.2矿井主排水泵监测与故障诊断
主排水监控系统是以PLC控制器为核心的水泵自动控制系统，在就地集控台上既可实现单台水泵控制，又可实现多台水泵智能优化控制；可实时监测水仓水位、流量、压力、真空度、温度、闸阀开度等一系列参数；可手动、自动启动或停止水泵的运行，开、关闸阀以及控制闸阀的开度进行流量控制。PLC除完成水泵的控制外，可通过以太网接口利用井下千兆光纤环网将井下水泵房的信息取到服务器，以实现在综合自动化调度中心对井下排水系统的监控。系统功能有：
主排水监控系统能够在无人干预的情况下，实现基于水位的水泵自动开停及投入工作量，并且能够机械合理的调度、实现排水工作的高效节能。主排水监控系统具有过载、负压、泄露、超温、轴温等保护，还具有报警和控制功能，可以确保安全生产，同时能够提交设备安全可靠运行的备用预案，为安全生产提供了保障。主排水监控系统能够实现泵房数据的实时传递，及时地把相关数据传递到地面指挥中心，并且能够同步显示运行工况，方便地面指挥中心及时的发出指令给泵房站，实现了排水工作的远程控制。主排水监控系统具有地面集中控制（调度室控制）、远程控制（PLC触摸屏控制）以及就地控制工作方式。
2.3主通风机的监测诊断技术
主通风机监控系统的安全可靠在煤矿安全生产中起着非常重要的作用。该系统分为两个部分，一部分是风机供配电系统的监控，另一部分是风机各种状态参数的监测。目前主通风机监控系统一般由成熟可靠的PLC控制器、传感器以及辅助元器件组成，该系统为模块化设计，结构精简、功能强大，具备很强的扩展性、通用性和灵活性，同时具备很强的网络功能，能实现数据传输和其它系统的数据交互，实现远程监控。该系统通过硬接线和通讯管理机实现对风机供配电系统电压、电流、开关柜分合闸状态、故障报警状态实时监控；通过传感器的对风机本体振动、风量、负压、风机的轴温、风机电机的定子温度、风门和风机蝶阀状态实时监测，通过工业以太网将数据传输到调度室，实现主通风机的远程监控和调度管理。系统自动采集风机的运行参数，并对异常情况进行实时报警。系统管理数据并发布在企业内局域网上，便于在网上浏览监测数据。
系统需实现的主要功能有：
（1）实时监测通风系统矿井风量、风速、静压、全压、动压等参数，可根据井下巷道实际用风量，通过变频器调节主通风的风速、风量；
（2）采集高压开关柜的分合闸状态；实时监测每台风机的电量参数：电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数；
（3）测量风机前后轴温、振动情况，当震动超出正常值时，自动报警，实时在线设定温度报警限值、震动允许的幅值；
（4）系统具有实时报警和历史报警功能，实时报警可实时显示每个测点参数（如超上、下限值），发生报警时，监视屏幕会弹出报警画面，同时触发报警器；
（5）采集通风系统电气参数和设备运行状态参数等，并实现通风机及其辅机设备的联锁控制。
（6）对风门开闭状态以及风门之间的联锁状态进行监测，并作相应的控制。
（7）具有传感器信号断线、网络信号断线、PLC及其I/O模块故障的监测、报警功能。
（8）按设定程序对风机正常切换和故障切换进行控制和操作指导。
（9）当通风机发生故障时，利用运行记录和曲线对故障进行分析和判断。
（10）能通过工业以太网和矿井综合自动化管理系统联网，通过矿井网络系统服务器发布数据，管理终端可以通过局域网远程访问。
2.4主运输系统中钢丝绳芯输送带在线无损监测技术
钢绳芯输送带作为矿山生产领域的重要运输设备，其安全运行状态，始终受到管理者的高度关注。由于输送带接头区钢芯抽动、非接头区绳芯断裂、严重锈蚀等各种隐蔽性损伤，可能导致非常严重的断带事故，因此，使用单位迫切希望解决输送带断裂隐患的监测难题。但是，长期以来由于缺少科学可靠的监测技术，钢芯输送带的在线、实时、连续、自动监测，始终是安全管理的重大难题。下面主要以KJ581矿用钢绳芯输送带无损监测系统做介绍。
该系统采用X光成像监测技术，是一种在线监测钢丝绳芯输送带内部钢丝断丝、磨损、疲劳、锈蚀、接头抽动及位移等各种损伤现象导致的钢丝绳芯输送带断裂的系统。系统由上位机、报警音响、电缆/光缆、矿用隔爆型钢绳芯输送带无损监测装置主机、矿用隔爆型X射线发射箱、矿用隔爆型X射线接收箱等组成。采用X射线照射钢丝绳芯输送带，利用钢丝和橡胶对X射线透过率的不同，采用成像技术准确的对内部钢丝进行监测。采用专用传感器准确监测钢丝绳断丝、磨损、疲劳、锈腐蚀等各种损伤和输送带接头钢丝的抽动进行监测。
（1）在输送带正常工作时，将整条输送带的内部透视图像像放电影一样在显示器上显示，清晰直观、准确可靠。
（2）当输送带某处有问题时，如钢丝绳芯锈蚀、断芯、断股、偏移、接头抽动、移位以及橡胶撕裂等，系统就会出现声光报警，并同时闪现出问题部位的局部放大图。
（3）每次监测完后，系统自动生成监测报告。监测报告对所有异常情况给出了详细描述，并对问题部位进行准确定位，横向误差≤1cm，纵向误差≤5cm。
（4）所有图像都可储存，用户可以翻看当天或历史图像，全面仔细浏览整条皮带，了解皮带当前的整体状况。
3结束语
综上可知，虽然故障监测技术在煤矿行业中的应用已经非常普遍了，但是在实际应用过程中仍然存在着各种问题，每种监测技术都还具备着一定的进步空间，需要不断进行完善和创新。同时还要加强对于故障监测及维修人员工作能力的培养，提高整体的监测及修复效率，提升煤矿企业的整体效益，促进我国煤矿行业的稳定发展。
参考文献：
[1]煤矿机电设备管理中故障监测诊断技术的应用分析[J].崔东伟.山东工业技术.2018（21）