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摘 要 随着煤炭开采事业如火如荼地开展，故障诊断技术在矿山机电设备维修中得以广泛应用。本文介绍了故障诊断技术的特征与原理，并对故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用进行分析与阐述。
关键词 机电设备；维修；故障诊断技术
中图分类号 TD 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)121-0174-01
随着科学技术的快速发展，工业自动化水平日益提高，机电设备在矿山中的应用越来越广泛。在机电设备运行过程中，一旦发生失效或者故障，可能带来巨大的人员伤害或经济损失，造成社会负面影响。因此，提高设备运行的安全性、可靠性，对实现矿山可持续发展具有重要意义。若想实现这一目标，就应加强对设备维修工作的重视，积极应用故障诊断技术，确保机电设备的正常运行。
1 故障诊断技术的特征
随着现代化维修理论与维修技术的不断发展，故障诊断技术也日益完善，并主要体现出以下几方面特点。
1.1 目的性
该技术的诊断目标较明确，可有针对性地发现设备运行过程中产生的故障，利用相关技术，准确定位故障点、分析原因，在此基础上制定合理的维修方案。
1.2 复合型
故障诊断技术涉及范围非常广泛，如：物理学、动力学、摩擦学等学科，包括：液压机器的操作与应用、机械制造、机械自动化等多方面知识，是一项综合性行业，对知识面、工作经验要求较高。
1.3 实践性
所有诊断技术与维修方法都要结合实际情况而定，最终故障处理的原理与处理结果都具有实践性。
2 故障诊断技术原理
2.1 建立数学模型
在现代化机电设备运行过程中，涉及到诸多参数，通过参数可直接反映设备运行状态以及可能存在的障碍。因此，通过建立数学模型，体现设备正常状态和产生故障时参数之间的对应关系。通过建立数学模型，与计算机连接，提高设备监测效率。
2.2 信息数据采集
对于矿山机电设备来说，信息数据采集主要通过设备中安装的传感器来实现。当传感器接收到反应之后，就会将产生的数据传输到贮存器或者计算机中。因此，通过应用信息数据采集技术，可准确测量、收集与设备状态相关的信号或者技术参数。
2.3 识别与分析
识别和分析主要对机电设备中采集的各种数据进行鉴定，与设备运行的正常参数进行对比，最终确定设备是否处于故障运行状态，判断具体故障、查明原因。
2.4 信息处理
矿山机电设备采集到的各种信息，并不能直接用来判断设备状态，其中涉及到很多有关信息与无关信息，需要处理后才能使用。将信息转变为人们可读懂的、有价值的信息，才能实现信息采集的最终目标，这一功能就需要通过信息处理来完成。
3 故障诊断技术在矿山机电设备中的应用
3.1 参考历史记录
这种方法主要结合矿山机电设备系统组成的原理，以明显故障为出发点，排查局部故障以及可能产生依赖的元器件等，查明故障真正原因。同时，这种方法也是机电设备维修中常用的基本方法，一旦矿山机电设备发生故障，就应该对产生故障的过程进行排查，最终得出结论，将结论归纳总结，又可成为新的故障诊断集。下一次如果出现相同的故障，就可以通过查找历史记录的方法，快速判断故障并采取相应措施，提高故障检修效率。
3.2 矿井提升机检测
提升机是矿井进行生产、运输的基础设备之一，在矿山设备中具有重要地位，主要负责提升矸石、原材料，升降工作人员、下放材料等工作。提升机是否安全运行，对整个煤矿的运转具有重要意义，与工作人员的生命安全息息相关。有关提升机故障，可分为硬故障与软故障两种情况。其中，硬故障主要指特定参数的超限问题，而产生的故障；软故障则一般与工况参数相关，在诊断过程中，应首要测量工况参数，分析并处理相关数据。软故障是出现硬故障的前提，因此需加强对软故障的重视，及时进行预诊及定位检修。为了确保提升机的安全、平稳运行，目前科技人员已经开展大量技术研究工作，并获得一定进展，开发出与提升机相关的诊断检测装置，确保矿山整体运作的顺利进行。
3.3 模糊数学法
一般情况下，矿山机电设备产生故障的现象和原因之间存在必要关联，既有确定性、又有随机性，因此故障具有隐蔽、渐变等特征。针对非线性的复杂映射关系，在确保故障诊断精准度的前提下，在采煤机故障诊断中应用模糊数学法，构建数学模型，将定量分析、定性分析、专家经验等相结合，在计算机中体现出来，为采煤机的故障诊断提供决策依据，若想建立科学、有效的数学模型，应优先考虑采煤机的故障特性，选择恰当的知识表现方式，建立故障征兆与故障原因之间的模糊因果关系。在矩阵中，需要通过积累丰富的故障诊断经验以及实验结果等，最终确定隶属度值，并在实际诊断过程中，根据实际情况进行刷新，确保实效性。另外，为了确保故障诊断的精确度，在诊断过程中，也可根据经验的积累，不断修改、优化权矩阵。
3.4 专家系统
由于矿山机电设备的故障具有隐蔽性、复杂性，如果采取传统诊断方法，很难快速、准确地判断故障点与故障原因。通过应用专家系统，可整合相关领域专家的知识与经验，模拟思维过程，对故障进行分析計算，最终得出可靠结论。近年来，专家系统在机电设备维修诊断中的应用日益广泛，以我国已有的矿山机电设备专家诊断系统来看，知识库的构成建立在采煤机故障树的基础上，通过定量与定性分析，得出相应规则。因此可以说，故障树是分析、判断故障的初始模型，主要来自对实际故障诊断数据的历史记录与归纳总结，包括诸多故障源特征等。在实际应用过程中，故障诊断的前提条件重要与否，主要由领域专家来判断。目前，粗糙集理论也被引入到采煤机诊断规则中，尤其在挖掘规则中，集中体现了规则条件的隐蔽性，减少不必要的属性，剔除故障诊断信息中的冗余部分，提高系统工作效率。
3.5 温度与压力监测
通过在齿轮传动箱、轴承、摩擦副等部位的压力传感器、温度传感器等，可对矿山机电设备的定点部位进行在线监测，以优化温度与压力参数。通过对定点部位进行连续性检测，记录变化数据等，可更快捷、更直观地获得采煤机工作状况，及时发现故障，做出相关反应。温度与压力监测法是当前较为普遍的一种故障诊断技术，可对设备的工况状态作出及时、正确、快捷的反应。
3.6 小波神经网络
鉴于神经网络的独特结构与信息处理技术，可在信号处理、模式识别、人工智能、自动控制等领域得以应用。利用网络拓扑结构，形成活性网络，基本可以描述任意非线性系统。另外，神经网络还具有自适应能力、自学习能力等特征。在矿山机电设备的故障诊断中，应用小波神经网络，从故障出现征兆开始，直到映射故障源，一般都会形成较为复杂的非线性映射关系，可提高故障诊断技术应用的效率，确保矿山机电设备的稳定运行。
由上可见，通过应用故障诊断技术，对确保矿山机电设备的安全、可靠运行具有重要意义。合理调控矿山生产计划，落实设备维修工作，减少设备运行与维修成本，提高设备使用效率，延长设备的使用寿命，为矿山全面发展奠定基础。
参考文献
[1]王铭松.刍议矿山机电的检测技术[J].中国新技术新产品,2010,22.
[2]马文斌.红外测温技术在矿山机电设备故障诊断的应用[J].煤矿现代化,2010,5.
[3]肖国忠.矿山机电设备的管理及诊断探讨[J].中国科技博览,2011,22.
[4]张楠,赵嘉博.我国煤矿机电设备变频技术的应用现状[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2009,1.
[5]田应雄.浅析矿山生产中机电设备的安全管理[J].大科技:科技天地,2011,15.
[6]罗书豪,李小川.我国煤矿机电设备变频节能技术的应用现状[J].中国高新技术企业,2008,17.
关键词 机电设备；维修；故障诊断技术
中图分类号 TD 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)121-0174-01
随着科学技术的快速发展，工业自动化水平日益提高，机电设备在矿山中的应用越来越广泛。在机电设备运行过程中，一旦发生失效或者故障，可能带来巨大的人员伤害或经济损失，造成社会负面影响。因此，提高设备运行的安全性、可靠性，对实现矿山可持续发展具有重要意义。若想实现这一目标，就应加强对设备维修工作的重视，积极应用故障诊断技术，确保机电设备的正常运行。
1 故障诊断技术的特征
随着现代化维修理论与维修技术的不断发展，故障诊断技术也日益完善，并主要体现出以下几方面特点。
1.1 目的性
该技术的诊断目标较明确，可有针对性地发现设备运行过程中产生的故障，利用相关技术，准确定位故障点、分析原因，在此基础上制定合理的维修方案。
1.2 复合型
故障诊断技术涉及范围非常广泛，如：物理学、动力学、摩擦学等学科，包括：液压机器的操作与应用、机械制造、机械自动化等多方面知识，是一项综合性行业，对知识面、工作经验要求较高。
1.3 实践性
所有诊断技术与维修方法都要结合实际情况而定，最终故障处理的原理与处理结果都具有实践性。
2 故障诊断技术原理
2.1 建立数学模型
在现代化机电设备运行过程中，涉及到诸多参数，通过参数可直接反映设备运行状态以及可能存在的障碍。因此，通过建立数学模型，体现设备正常状态和产生故障时参数之间的对应关系。通过建立数学模型，与计算机连接，提高设备监测效率。
2.2 信息数据采集
对于矿山机电设备来说，信息数据采集主要通过设备中安装的传感器来实现。当传感器接收到反应之后，就会将产生的数据传输到贮存器或者计算机中。因此，通过应用信息数据采集技术，可准确测量、收集与设备状态相关的信号或者技术参数。
2.3 识别与分析
识别和分析主要对机电设备中采集的各种数据进行鉴定，与设备运行的正常参数进行对比，最终确定设备是否处于故障运行状态，判断具体故障、查明原因。
2.4 信息处理
矿山机电设备采集到的各种信息，并不能直接用来判断设备状态，其中涉及到很多有关信息与无关信息，需要处理后才能使用。将信息转变为人们可读懂的、有价值的信息，才能实现信息采集的最终目标，这一功能就需要通过信息处理来完成。
3 故障诊断技术在矿山机电设备中的应用
3.1 参考历史记录
这种方法主要结合矿山机电设备系统组成的原理，以明显故障为出发点，排查局部故障以及可能产生依赖的元器件等，查明故障真正原因。同时，这种方法也是机电设备维修中常用的基本方法，一旦矿山机电设备发生故障，就应该对产生故障的过程进行排查，最终得出结论，将结论归纳总结，又可成为新的故障诊断集。下一次如果出现相同的故障，就可以通过查找历史记录的方法，快速判断故障并采取相应措施，提高故障检修效率。
3.2 矿井提升机检测
提升机是矿井进行生产、运输的基础设备之一，在矿山设备中具有重要地位，主要负责提升矸石、原材料，升降工作人员、下放材料等工作。提升机是否安全运行，对整个煤矿的运转具有重要意义，与工作人员的生命安全息息相关。有关提升机故障，可分为硬故障与软故障两种情况。其中，硬故障主要指特定参数的超限问题，而产生的故障；软故障则一般与工况参数相关，在诊断过程中，应首要测量工况参数，分析并处理相关数据。软故障是出现硬故障的前提，因此需加强对软故障的重视，及时进行预诊及定位检修。为了确保提升机的安全、平稳运行，目前科技人员已经开展大量技术研究工作，并获得一定进展，开发出与提升机相关的诊断检测装置，确保矿山整体运作的顺利进行。
3.3 模糊数学法
一般情况下，矿山机电设备产生故障的现象和原因之间存在必要关联，既有确定性、又有随机性，因此故障具有隐蔽、渐变等特征。针对非线性的复杂映射关系，在确保故障诊断精准度的前提下，在采煤机故障诊断中应用模糊数学法，构建数学模型，将定量分析、定性分析、专家经验等相结合，在计算机中体现出来，为采煤机的故障诊断提供决策依据，若想建立科学、有效的数学模型，应优先考虑采煤机的故障特性，选择恰当的知识表现方式，建立故障征兆与故障原因之间的模糊因果关系。在矩阵中，需要通过积累丰富的故障诊断经验以及实验结果等，最终确定隶属度值，并在实际诊断过程中，根据实际情况进行刷新，确保实效性。另外，为了确保故障诊断的精确度，在诊断过程中，也可根据经验的积累，不断修改、优化权矩阵。
3.4 专家系统
由于矿山机电设备的故障具有隐蔽性、复杂性，如果采取传统诊断方法，很难快速、准确地判断故障点与故障原因。通过应用专家系统，可整合相关领域专家的知识与经验，模拟思维过程，对故障进行分析計算，最终得出可靠结论。近年来，专家系统在机电设备维修诊断中的应用日益广泛，以我国已有的矿山机电设备专家诊断系统来看，知识库的构成建立在采煤机故障树的基础上，通过定量与定性分析，得出相应规则。因此可以说，故障树是分析、判断故障的初始模型，主要来自对实际故障诊断数据的历史记录与归纳总结，包括诸多故障源特征等。在实际应用过程中，故障诊断的前提条件重要与否，主要由领域专家来判断。目前，粗糙集理论也被引入到采煤机诊断规则中，尤其在挖掘规则中，集中体现了规则条件的隐蔽性，减少不必要的属性，剔除故障诊断信息中的冗余部分，提高系统工作效率。
3.5 温度与压力监测
通过在齿轮传动箱、轴承、摩擦副等部位的压力传感器、温度传感器等，可对矿山机电设备的定点部位进行在线监测，以优化温度与压力参数。通过对定点部位进行连续性检测，记录变化数据等，可更快捷、更直观地获得采煤机工作状况，及时发现故障，做出相关反应。温度与压力监测法是当前较为普遍的一种故障诊断技术，可对设备的工况状态作出及时、正确、快捷的反应。
3.6 小波神经网络
鉴于神经网络的独特结构与信息处理技术，可在信号处理、模式识别、人工智能、自动控制等领域得以应用。利用网络拓扑结构，形成活性网络，基本可以描述任意非线性系统。另外，神经网络还具有自适应能力、自学习能力等特征。在矿山机电设备的故障诊断中，应用小波神经网络，从故障出现征兆开始，直到映射故障源，一般都会形成较为复杂的非线性映射关系，可提高故障诊断技术应用的效率，确保矿山机电设备的稳定运行。
由上可见，通过应用故障诊断技术，对确保矿山机电设备的安全、可靠运行具有重要意义。合理调控矿山生产计划，落实设备维修工作，减少设备运行与维修成本，提高设备使用效率，延长设备的使用寿命，为矿山全面发展奠定基础。
参考文献
[1]王铭松.刍议矿山机电的检测技术[J].中国新技术新产品,2010,22.
[2]马文斌.红外测温技术在矿山机电设备故障诊断的应用[J].煤矿现代化,2010,5.
[3]肖国忠.矿山机电设备的管理及诊断探讨[J].中国科技博览,2011,22.
[4]张楠,赵嘉博.我国煤矿机电设备变频技术的应用现状[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2009,1.
[5]田应雄.浅析矿山生产中机电设备的安全管理[J].大科技:科技天地,2011,15.
[6]罗书豪,李小川.我国煤矿机电设备变频节能技术的应用现状[J].中国高新技术企业,2008,17.