采煤机远程监控及故障诊断系统

1　概述

在煤炭企业生产中，采煤机是煤矿生产的主力

设备，采煤机工作环境十分恶劣，在运转时受到来

自煤、岩石等巨大的冲击载荷，还受到煤尘、水雾

等其他方面的污染。尽管采煤机在设计之初已充分

考虑了防止水分及其他污染物侵入油液，但在实际

工作中，采煤机的油液经常遭受污染，导致采煤机

的液压元件和机械零件过早磨损，达不到使用寿命

的情况时有发生。

采煤机是煤矿生产的主力设备，是影响煤矿产

能效益的主要因素，其可靠、稳定的运行是生产顺

利进行的重要保证。而采煤机如因故障停机，则将

造成整个煤矿生产系统的瘫痪。因此，需要建立一

套完整的故障诊断系统来准确描述采煤机的运行状

态，并对故障进行诊断和预报，以增大采煤机的开

机率，提高其可靠性，保证工作面的高效高产。除

了对采煤机进行实时监控，掌握运行情况，更需要

对监控信号进行故障分析，及时判断是否存在安全

隐患，以确保采煤机的无故障运行，尽量避免因采

煤机故障停机带来的损失。2　采煤机系统参数

2.1　采煤机机械部分概述

采煤机在煤矿生产中的作用是不可忽略的，采

煤机的故障诊断尤其重要，掌握其诊断办法对生产

任务十分重要，要掌握其故障诊断方法首先应了解

其性能。现以河南永华能源嵩山煤矿的综采设备为

例系统介绍MG132/320-WD型电牵引采煤机。

此MG132/320-WD型电牵引采煤机是鸡西煤矿机

械有限公司自主开发研制的中等功率低采高的交流

电牵引采煤机。主要用于厚度1.5～2.86米、煤层

倾角小于35°、煤质中硬、顶板中等稳定、底板起

伏不大、不过于松软的综合机械化采煤工作面，完

成落煤与装煤作业。用于高档普采工作面时，采高

范围为1.3～2.86米。可在周围空气中的甲烷、煤

尘、硫化氢、二氧化碳等不超过《煤矿安全规程》

中所规定的安全含量的矿井中使用。整体为多部电

机横向布置，电控系统为机载式，采用计算机控制

技术。

2.1.1　采煤机主要特点。主要指标：可用于

高档普采工作面，又可用于综合机械化采煤工作浅析采煤机故障及诊断方法

第1期（总第125期）机械管理开发2012年2月No.1（SUMNo.125）MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTFeb.2012

0引言

我国是煤炭大国,矿产资源极为丰富。目前，各省

为了提高矿产资源利用率、保证煤矿安全生产、提高煤

矿机械自动化程度，已经开始了大规模的煤炭资源整

合和煤矿兼并重组工作，即所有的小煤矿将淘汰，全部

实现机械化开采。机械化开采，关键就是要实现综采

工作面的自动化，从而实现煤矿安全、高效生产。采煤

机作为综采工作面落煤和装煤的主要设备，它的正常

运转决定着综采工作面的效率。但是，由于工作环境

恶劣，采煤机零部件多，结构复杂，操作工人不能及时

掌握采煤机的各项运行参数，致使采煤机发生故障后，

才进行维修，这样往往会给生产造成较大损失，同时也

会影响到煤炭企业的发展速度、经济效益和安全生

产。采煤机现行的维修体制及事后维修的技术落后状

况，已不适应煤炭企业的现代化建设和安全生产的需

要，应必要进行改进。

当前采煤机的维修存在着严重的不足，要克服这

些不足，必须采用先进的远程监控系统对煤矿设备进

行远程监测，一经发现煤矿的各项运行参数出现异常，

就立即通知井下工人及时处理。要保证采煤机的安全

运行最重要的就是要做到事前故障的监测，因此，设计

一套基于GPRS的采煤机远程监控系统的硬件和软件

系统；同时，还要有保证采煤机能够高效运行的措施。

设计了基于GPRS的采煤机远程监控系统的硬件和软

件系统。同时，还提出了一些要保证采煤机的高效运

行今后应该采取措施的思路。

1采煤机传统维修的弊端及远程监测的意义

1.1传统维修的弊端

在采煤机维修方式的发展过程中,主要有事后维

修、定期维修、预防性维修、预知性维修、主动预防性护

维修五类。传统采煤机维修，大部分是事后维修。事

后维修顾名思义是指当采煤机发生故障损坏后采取的

被迫停机而进行的毫无事先计划的应急维修。故障发

生后采取的处理对策，属于被动性的。由于事先无计划,因此，可能因维修时长，导致停产。这种现象往往

２０１　１年第２期　煤炭工程　

综采工作面远程状态监测与故障　

诊断研究现状与发展趋势　

赵国瑞　，武　丽　，薛光辉　，刘　宓　，杜毅博　，吴　淼　

（１．中国矿业大学（北京）机电学院，北京１０００８３；２．山西大学工程学院，山西太原０３００１３）　

摘要：论文分析了综采工作面远程状态监测与故障诊断的实现模式研究现状，指出了各项　

技术的优缺点，结合状态监测和故障诊断覆盖范围的讨论，提出了远程状态监测与故障诊断未来　

的研究重点和发展趋势。　

关键词：综采面；远程；状态监测；故障诊断　

中图分类号：ＴＰ２７７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—０９５９（２０１１）０２－０１１３－０３　

１概述　

煤矿井下环境复杂多变，且大多存在瓦斯等危险性气　

体，突水、冒顶等灾害也时有发生，另一方面，随着综采　机械化水平的不断提高，井下采煤机械的应用越来越广泛，　

装机功率逐年攀升，并不断向着重型化、高速化、自动化　

和智能化方向发展，系统结构也日益复杂。一旦出现设备　

故障将导致整个工作面的停产，造成巨大的经济损失甚至　造成安全事故。　

如何有效地监测井下工作环境和设备运行状态一直是　

困扰科研工作者的一大难题。随着网络技术的快速发展，　基于网络的远程状态监测与故障诊断技术悄然兴起并成为　

近年来的研究热点。本文总结了当前的一些研究结果，并　

归类总结了其技术的优缺点，在此基础上对未来的发展趋　

势做了展望。　

机的记忆切割路径进行优化，使得优化后的路径较为平稳，　

当煤层条件发生变化时，能够自适应地调整截割滚筒的高　

度。试验过程中发现，在路径的拐点处，会出现一定程度　

的滞后性，这主要是由于调高系统采用液压控制方式，响　应存在一定的延时。　

参考文献：　

［１］　Ｇｒｅｆｅｎｓｔｅｔｔｅ　Ｊ　Ｊ．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｆｏｒ　ｇｅｎｅｔｉｃ　

Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ　ｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ，Ｍａｎ，ａｎｄ　Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ，　１９８６，１６（１）：１２２—１２８．　［２］　邢文训，谢金星．现代优化计算方法［Ｍ］．北京：清华大　

第3期(总第166期)2011年6月机械工程与自动化MECHANICALENGINEERING＆AUTOMATIONNo.3Jun.

文章编号:1672-6413(2011)03-0116-02

MG400/930－WD采煤机液压系统的故障诊断及处理

孙健新(山西煤炭职业技术学院，山西太原030031)

摘要:介绍了MG400/930－WD电牵引采煤机液压系统的工作原理，并依据系统工作原理分析了系统故障产生的机理，最终给出了针对故障的处理意见和手段。关键词:电牵引采煤机;液压系统;故障诊断中图分类号:TH165+.3∶TD421.6+5文献标识码:A

收稿日期:2011-01-28作者简介:孙健新(1969-)，男，山东鄄城人，讲师，硕士，主要从事采矿理论及矿山机械研究。1液压系统工作原理MG400/930－WD电牵引采煤机液压系统工作原理如图1所示。调高泵1通过吸油过滤器2从油箱中吸油，为防止系统油压过高，损坏油泵及元件，在齿轮泵出口油路中设一先导溢流阀10，其调定压力为20MPa。当摇臂需要调高时，泵输出的高压压力油分3路，一路给蓄能器5蓄能，一路给调高油缸供油，另一路经减压阀7减压给电磁阀8和制动器9供油。调高油缸因无背压溢流阀，形成无背压回油，因此，减少了系统的发热源。摇臂不调高时，泵输出的油液通过先导溢流电磁换向阀10直接与油箱连通，形成卸荷状态。蓄能器经减压阀7减压给电磁阀和制动器供油。调高回路通过两只三位四通手动换向阀16分别操纵左、右摇臂的调高，当采煤机不调高时，换向阀16位于中位，调高泵输出的压力油通过先导溢流阀10流回油箱。当摇臂调高手柄往里推时，手动换向阀16位于左位，压力油打开液压锁17进入摇臂调高油缸18的活塞腔，活塞杆腔的油液经液压锁回油箱，使摇臂上升;反之，将摇臂调高手柄往外拉时，手动换向阀16位于右位，使摇臂下降。当操作采煤机两端的端头站按钮时，可在采煤机两端实现按钮操作。防爆电磁换向阀15动作，将控制油引到手动换向阀16相应控制阀口，实现摇臂的升降。当摇臂升降结束后，手动换向阀16复位，压力油回油箱、卸荷，同时调高油缸18在液压锁17的作用下，自行封闭油缸两腔，将摇臂锁定在调定位置。液压制动回路的压力油为低压油，是高压油通过减压阀7(调定压力为2MPa)减压后提供的。液压制动回路由减压阀7、二位三通制动电磁阀8、液压制动器9及管路组成。二位三通制动电磁阀8贴在集成块上，通过管路与安装在左、右牵引传动箱上的液压制动器9相连接。当需要采煤机行走时，制动电磁阀8通电克服弹簧力动作，压力油进入液压制动器9，使牵引传动箱解锁，得以正常牵引。当采煤机停机或出现故障时，制动电磁阀8失电，在复位弹簧作用下，制动器9内的压力油回油箱，通过碟形弹簧压紧内、外摩擦片，将采煤机制动，使其停止牵引并防止下滑。2液压系统的故障成因液压系统出现故障时，可以从以下几个方面进行检查:①液压油没有在规定时间内更换，油液变质、退化，性能降低;②液压油牌号及性能参数与机型不匹配;③因过滤件、密封件等失效，导致渣尘、水锈等混入系统内部;④系统缺油或管子破裂，产生吸空等现象，使空气进入系统;⑤长期使用后，各配合处或密封点处产生外泄和内泄;⑥元件结构性损坏，导致元件失效。3液压系统故障诊断及处理电牵引采煤机较液压牵引采煤机而言，其液压系统已大幅度精简，将其各类液压保护回路用电器控制替代，所以，其液压系统故障种类也较少，多发性故障主要集中在:①采煤机不牵引;②采煤机摇臂不调高。3.1采煤机不牵引能够造成采煤机不牵引故障的因素有很多，但在进行故障诊断时其主要依据是观察低压表的读数，根据低压表是否下降来进行具体分析。