（中国神华神东煤炭集团公司设备管理中心运行部陕西榆林719315）
摘要：国家经济建设的快速发展对煤炭的需求量逐年增加，神东煤炭集团原煤产量也有着显著的增长，生产需求对设备可靠性的依赖日益增长。本论文针对近十年神东公司综采设备的故障损坏情况，研究分析了现代点检技术在煤矿采煤机故障诊断中所起到的作用和带来的经济效益，为进一步提高神东公司综采采煤机故障管理和控制提供了理论保障。
关键词：采煤机；牵引块；故障停机率；故障诊断
1采煤机故障诊断概述
2004年，神华神东煤炭分公司在原有的“计划性检修”模式基础上，引入了“设备点检管理”概念来提升采煤机故障诊断水平，随后，神华万利煤炭分公司、神华金峰煤炭分公司等开始陆续模仿神东煤炭分公司根据自身实际情况引进“设备点检管理”概念来指导采煤机故障诊断及检修。2009年5月神华集团下属在晋、陕、蒙地区的4个子公司战略性合并，改组成为神华神东煤炭集团，各个公司的点检体系进行了合并，由于各自建立的故障诊断体系对点检技术的应用不尽相同，造成合并后多套标准并行，给管理和应用带来极大的麻烦。
2神东公司设备故障概述
2.1故障处理概述
自神东公司成立以来，设备运行管理和设备故障管控成为机电管理的一项重要内容，设备故障直接影响到正常生产的连续性，在2007年之前，神东公司对于各进口设备的使用和现场维护停留在“头痛医头脚痛医脚”的状态，神东公司对于设备故障的处理非常粗犷，基本执行“坏了就换”的原则，公司机电业务口每月例行的机电检查也是以检查井下在用设备损坏未更换的部件为主。受到煤矿企业员工知识水平和受教育程度的制约，在神东走新型工业化道路的进程中，现场操作人员对于故障的反映和现场检修人员对故障的判断均处于一种缓慢的能力上升状态。为了尽快提高机电管理水平，充分发挥有经验检修工和新入企大学生的专业技能，设备管理中心运行部在2007年始，开始收集整理历年各类设备故障，形成了神东公司设备事故案例汇编并逐年修订增加，在此基础上，作者根据对近10年神东公司记录在册的采煤机机电故障进行了统计分析，找出特征故障，以期研究找到控制采煤机故障发生的方法。
2.2综采设备分类
以神东公司为代表的各煤矿设备中，基本以综采设备、连采设备、主辅运设备以及电气设备等进行分类，其中综采设备中包含采煤机、三机、液压支架、液压泵站等，连采设备包括连续采煤机、掘锚机、梭车、各型锚杆机以及连采破碎机等，主运设备以带式输送机为主。2009年5月份神华集团旗下四个子公司合并成立神东煤炭集团后，各类型设备（包括采煤机）由设备管理中心进行了统一管理，截止2016年底，神东公司共有各型号采煤机78台，Eickhoff公司生产的各类型采煤机34台，JOY公司生产的各类型采煤机44台。
3神东采煤机维修体系
3.1神东采煤机矿井检修体系
目前神东公司采煤机在井下使用过程中，每天安排有4个小时的检修时间，称之为均衡生产并加入各生产矿井的机电考核当中，这是由于历史上矿井单位对设备日常维护的重视程度不足所致，矿井人力资源安排的定额中，检修人员的数量不能完全满足在4小时内将包括采煤机在内的综采设备完全检修到位，再加上检修人员素质高低不等，检修效率和效果不甚相同，因此日常检修基本就是加润滑油、紧固螺栓、检查截齿缺失等，根本无法起到预检作用，甚至常规修理的成效都无法直观的反映出来。
3.2基于点检技术的综采采煤机故障诊断体系
在神东走新型工业化道路的进程中，设备的检修、维护仍然存在一定的问题，过维修与欠维修无法诊断与控制，设备故障停机率仍然较高。为进一步提升设备运行管理水平，解决设备运行管理过程中凸显的设备运行数据采集不准确，标准不完善，故障分析诊断能力差、人员到位管理困难等诸多问题，建立一套完整的适合神东公司的故障诊断点检体系势在必行。
神东公司历年来在现场运行管理实践中陆续总结出了一些设备运行数据采集及分析的方法，制定了相关的制度与考核要求，强化了设备检查、保养、维护等各环节的现场管理，提高了对设备隐患的发现及预判能力，正在实现煤矿机电设备维修机制由事后维修向状态维修的转变，逐步的形成具有神东特色的设备点检管理体系。
3.3神东点检系统的建立
3.3.1神东公司点检技术的引入与发展
2004年开始神东公司引进“点检”概念，各生产单位各自开始了摸索与前进，自行根据实际情况着手建立健全点检制度，各矿井设立专门的点检人员，组建点检管理机构，至2009年神华四子公司战略性整合后，综合了各公司的新的点检流程、制度开始完善，新的体系开始显露雏形。
近年由于神东煤炭集团规模扩大，原煤产量显著增长，安全生产管理要求越来越高，对设备可靠性的依赖也日益增加，现有点检体制已不能满足安全生产需求，迫切需要对设备点检系统的软硬件进行技术升级改造。大量“非量化”检查点位需要“标准作业规范”进行指导，点检人员和维修人员沟通脱节，数据实时性差，造成设备运行信息向管理层传递不准确、不全面、不及时，指导预防性检修效果差，有鉴于此，亟需建立健全一套故障诊断点检体系。
3.3.2神东点检标准的建立
1）流程的建立：
神东公司设备管理中心运行部，在目前国内煤矿企业尚无一套完整的机电设备点检标准的情况下，一边收集以往制定的一些零星点检标准，一边组织人员利用VISO软件构建符合神东公司各煤矿生产单位的点检作业流程。
新构建的点检作业流程包括了设备运行的日常点检、对大型部件进行的专职定期点检以及精密点检。根据机电设备发生故障的轻重缓急程度，根据所检修设备部位的复杂程度，有不同的流程走向。
2）标准的建立：
2012-2013年，神东公司设备管理中心运行部依据梳理好的点检作业流程，在原有零星设备点检标准的基础之上结合设备完好标准、检查标准、技术说明及相关行业标准进行全面梳理、优化以及补充编著，覆盖矿井综采、主运、连采、供电、通风、供排水以及洗选装车等多个系统、多种机型，共计51类设备，共收录标准2194条，重点针对设备各部位的点检内容进行明确，细化了点检周期、方法、状态等指标。本次点检体系标准的建立，第一次全面系统的将神东矿区51类主要机电设备点检标准进行完善，解决了原有零星设备点检标准存在的点检项目定位不准确，周期设置不合理、报警范围设置不当等诸多问题。
3.4采煤机故障统计
根据神东公司2004-2013年度综采工作面采煤机事故追查报告统计（2010年之前影响生产4小时以上的事故进行事故追查，2010年始，影响生产2小时以上的故障进行事故追查），共发生故障510频次，从发生的次数来看，截割部与电气部分发生故障的频率最大，合起来可占到总故障次数的65.7%，从每次处理故障平均所用时间来看，截割部与牵引部处理每次故障所用时间最多，分别为15.8小时/次和10.5小时/次，大柳塔煤矿2011年5月发生了一起大采高工作面采煤机截割部（摇臂）故障，因为处理故障的客观条件当时不具备，处理用时28个小时，不但耽误大采高工作面生产，甚至造成煤炭外运的调整，造成直接、间接损失超过1500万元，因截割部故障成因较多，故障原因分析困难，不具备典型推广的特性，故本次研究以采煤机牵引块故障为主。
3.4.1采煤机牵引块故障统计
采煤机常见故障有牵引部故障、截割部故障、破碎部故障、液压系统故障、电气故障以及结构件故障等。根据对神东矿区2004-2013年度综采工作面采煤机故障的统计数据分析可以看出，采煤机牵引部分可以占到总故障次数的29%。
3.5常规的采煤机故障诊断技术
3.5.1基于温度信号分析的故障诊断技术
在神东矿区最早引入的一些检测手段中，温度测量计就在其中，它有操作简单，直观明了等优点，适合知识结构层次较低的普通矿工直接使用测量，这在设备的早期故障诊断中发挥了积极的作用，尤其在电机、旋转机械体等部位。
3.5.2基于声音信号分析的故障诊断技术
在煤矿机电故障诊断的各类方法中，除了眼观法、手摸温度法外，还有听诊法，听诊法是流行最早的故障诊断方法之一，早期在煤矿检修工中，检修师傅一般用改锥对可能存在故障的部位进行人工听诊，随着振动理论、声音理论发展迅速，成为其他故障诊断手段的重要补充。在现代的煤矿机电设备故障诊断系统的发展里，更加完善了对机械特征信号中包含的信息的分析，如在声学特征明显的情况下，我们常常采用噪声分析，通过分析噪声值变化趋势、声波蕴含信息等，来针对性的进行故障诊断与判断。
3.5.3基于振动信号分析的故障诊断技术
振动信号按照特点可分为连续时间信号和离散时间信号，又可分为确定性信号和随机信号，属于快变信号中的一种。当旋转机械出现不平衡故障时，振动信号往往出现旋转频率的倍频（一倍频、二倍频）周期特征，但由于对检测人员的故障判断经验要求过高，因此逐步被更先进的分析方法所替代。
4基于现代点检技术的采煤机牵引块故障诊断
4.1选择合理的诊断方法
牵引块作为采煤机行走部，其主要故障来源较为明显，主要为轴承故障、疲劳磨损故障以及行走减速箱故障，除去因外力造成的扭矩轴损坏，则轴承故障能够占到牵引块总故障的46.99%，按照以往的事故案例我们可以看出牵引块的异常受损基本为可控型故障，如销排中进入矸石，煤质较硬的情况下，进刀过深等。因此我们只要控制好牵引块轴承故障，将会很大程度降低牵引块故障。
4.2基于点检技术的采煤机牵引块故障诊断
牵引块作为采煤机行走部，其主要故障来源较为明显，主要为轴承故障、疲劳磨损故障以及行走减速箱故障，除去因外力造成的扭矩轴损坏，则轴承故障能够占到牵引块总故障的46.99%，按照以往的事故案例我们可以看出牵引块的异常受损基本为可控型故障，如销排中进入矸石，煤质较硬的情况下，进刀过深等。因此我们只要控制好牵引块轴承故障，将会很大程度降低牵引块故障。对于轴承损坏，反映出来最明显的信号是温度的急剧变化。
4.3采煤机牵引块故障诊断中点检技术的应用
现代点检技术对温度图谱的分析已经非常成熟，但是生产时存在人为对高温部件进行冷却的现象，这样对于温度检测的准确性和故障诊断的及时性均带来负面的影响，甚至有些矿井将温度保护甩掉以避免温度报警的噪声。
改进重点：
1、对于像采煤机牵引块这类对温度信号反应较为准确的部件，应将点检技术在这块的重点集中到温度检测上，根据我们第三章对于温度测量技术的介绍我们可以知道，温度变化趋势会直观的反映出故障的情况。
2、在牵引块壳体安装轴承杯的位置将原来的两个点位增加到四个，将噪声点位撤销，将振动点位由两个减少到一个。
4.4基于点检技术的综采采煤机故障诊断成效
4.4.1综采采煤机故障停机率持续下降
通过点检技术引入对综采设备故障诊断的支持，特大型机电事故目前已经可以做到全年零事故，2004年引入点检技术以后直至2008年，综采采煤机故障停机率下降非常快速，到2009年四公司合并后，点检体系不统一，执行标准不完备故障停机率又上升到0.61%，随后随着标准的统一和执行力的加强，综采采煤机故障停机率又开始下降，2012年2013年似乎到了故障停机率的瓶颈，但是对于综采采煤机关键故障点的诊断进行重点优化后，于2014年综采设备故障停机率下降到0.18%。
4.4.2经济效益显著
以一个年产1000万吨的矿井计算，每年的故障停机率如果是0.4%，那么这个矿将有约4万吨煤损失，按照2012年均价540元/吨煤的港口价计算，直接损失2160万元，而神东公司年产达到3亿吨，这就是将近7个亿的损失，每降低零点零一个百分点，每年就会给神东公司挽回1620万损失。经济效益非常显著。
4.4.3点检系统应用的意义
以“手持智能点检终端”为载体的神东公司离线点检体系的成功运行，为开展设备管理信息化矿井建设提供了一种新的理念，对提高神东煤炭集团下属各单位设备信息化管理运行，及安全生产具有重要意义。设备管理解决方案成功通过了SAP集成认证，顺利实现了与SAP与ERP的无缝整合，将为机电管理人员提供了更多基于设备管理的技术选择。
“手持智能点检终端”的成功应用，为类似矿区的设备管理与隐患防治提供了依据，为其他矿井的设备管理与隐患防止提供了参考，对全国煤炭行业的设备管理技术进步有积极的推动作用。比如宁煤集团煤炭采掘条件、设备配置状况和设备管理模式与神东煤炭集团相似，可利用此项研究成果直接实现机电设备信息化管理。
通过手持智能点检终端对数据的统计、分析、以及后台强大的数据发掘引擎，可以最大限度地透明化企业设备管理工作，最大限度地降低人为因素，让系统不再是管人的工具，更主要的是成为设备管理人员的得力助手：基层员工利用平台更加方便高效的开展工作，中层管理人员可以灵活地掌控设备的状态，高层领导可以更合理的对各个岗位进行绩效评价，把握设备管理总体状况，做出更理性和更合理的决策。
5结束语
对于煤矿来讲，人工操作的点检故障诊断，存在管理成本高、安全隐患大、操作误差因人而异等明显缺陷，为了进一步提高点检诊断故障的准确性、及时性，那么引入稳定可靠的传感器和智能分析系统，建立一套综采设备点检信息智能处理系统将会是未来重点研究的方向。
参考文献：
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