采煤机故障诊断与故障预测的研究.doc

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采煤机故障诊断与故障预测的研究（可编辑） (文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑推荐下载）采煤机故障诊断与故障预测的研究亟±途塞丞堪扭越瞳途断皇垫瞳亟测婴究声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。溯年易月彳日研究生签名:宓堕叠学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档,可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容,可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文,按保密的有关规定和程序处理。加年月形日研究生签名:超堡叠亟±诠塞丞堪扭筮瞳途断量趑瞳亟型班窒摘要煤矿的安全生产是煤炭资源经济可持续发展的基础和保证。随着煤矿事故的频繁发生,如何提高煤矿机械设备的可靠性和安全性成为当前迫切需要解决的课题。采煤机作为大型煤矿机械化采煤作业的主要设备,由于它长期工作在恶劣的环境中,所以发生故障的机率相当高,因此研究有效的故障诊断与故障预测方法具有重大的现实价值与理论意义。本文在深入研究国内外采煤机故障诊断与预测方法的基础上,对比分析了神经网络、专家系统等方法在采煤机故障诊断与预测中存在的不足,研究了模糊模块化的神经网络与专家系统相结合的混合智能诊断方法,将该算法应用于采煤机的故障监测诊断中。该算法能够快速准确地对采煤机中的故障进行诊断。利用关系数据库模型为采煤机故障诊断与故障预测建立知识库,以方便数据的调用。禾用递推合成神经网络来研究采煤机液压牵引装置系统,相比于常规网络,递推合成网络在输入与输出层之间加入了连接权。通过仿真实验表明,递推合成网络能够精确快速地对采煤机进行故障预测。本文利用基于模糊模块化的神经网络改进算法对采煤机的故障数据进行模糊化预处理,并结合专家系统对采煤机的故障进行分类,为采煤机故障预测与诊断的决策者提供了辅助决策支持。实验结果表明,该方法能够提高采煤机故障预测与诊断的效率和准确率,为采煤机故障预测与诊断提供了可靠的依据。关键词:故障诊断,故障预测,专家系统,模糊控制,模糊化的神经网络, 网络,采煤机硕士论文 . , ., , , . , , , , . . , . , , ,. . , , ., : , , , , , ,. 硕士论文采煤机故障诊断与故障预测研究目录摘要目录?” 绪论?” .课题研究背景 .课题国内外研究现状 ..采煤机故障诊断与故障预测研究现状??. ..模糊神经网络与专家系统研究现状. ..采煤机故障诊断与预测国内外研究状况对比??. .课题研究意义 .本文的主要研究内容与章节安排? 采煤机结构及其故障机理??” .采煤机结构?. ..采煤机电气装置??. ..采煤机牵引装置??. ..采煤机截割装置..采煤机附属装置.采煤机工作原理及其工作方式..采煤机工作原理..采煤机的工作方式? .采煤机常见故障机理研究.. ..采煤机电气装置故障机理分析研究 ..采煤机机械装置故障机理分析研究 ..采煤机液压装置故障机理分析研究 .本章小结?.. 采煤机故障诊断与预测功能模块及其知识库的建立? .采煤机故障诊断与预测功能模块.. .知识表示与知识获取??一 ..知识表示..知识获取.采煤机故障诊断与预测知识库的建立?一硕士论文目录 .本章小结?.. 混合智能算法在采煤机故障诊断中的应用研究 .引言??...? .模糊神经网络与专家系统的基础理论?一 ..模糊控制的基本原理??..: .. 神经网络的基本原理?.. ..专家系统的基本原理 .几种常见的采煤机故障诊断研究方法?.. .混合智能算法在采煤机故障诊断中的应用??一 ..诊断样本的建立..采用自适应学习率算法 ..采用模糊模块化网络? ..采用两种算法所得结果比较 .本章小结?..网络算法在采煤机故障预测中的应用? .预测样本的建立?一 . 神经网络预测算法??. .递推合成网络算法在采煤机液压牵引装置系统中的应用? .本章小结?一系统软件实现及仿真实验?” .故障诊断与故障预测软件的设计方法?.. ..系统编程语言 ..数据库连接方法..系统软件工作平台? .系统界面?一 ..系统主界面? ..样本训练界面 ..故障诊断界面 ..参数预测界面 .本章小结?.. 结论与展望?。 .结沧.. .展望.. 致谢?硕士论文采煤机故障诊断与故障预测研究参考文献??。绪论 .课题研究背景在现代的工业化生产中,重大型机电设备系统自动化水平日益提高,系统的规模也逐步扩大,系统构成也更加杂,其子系统的的相关度也越来越密切,同时其故障发生的可能性也大大增加,表现方式也各式各样,甚至一个故障源引起链式反应,导致更大故障的发生,这些特点给系统的故障诊断带来了很大的困难。目前国内大型煤矿厂生产一般都有监测监控设备对煤矿机井下各类信息如环境信息、人员信息,设备信息进行实时采集、传输、计算判断、控制。但技术水平不高,尤其是对设备信息的监测监控方面才刚起步,现在监测监控的主要是电气参数和电气设备,而煤矿最需要的机械设备信息的监测基本是空白。采煤机作为煤矿业生产的主要设备,对煤矿业生产起着决定性作用。由于一旦机电设备在煤矿井下出现故障,要在煤矿井下的环境中分析确定原因是比较困难的,煤矿生产安全规程规定在煤矿井下环境是不允许防爆电气设备带电开门、盖的,不开门盖无法仔细观察,打开门盖后不通电,还是不能观察,只有确定故障原因才能排除故障,这就会影响生产,同时也给安全带来隐患。因此有必要开发全面实用的机电设备故障自诊断与故障预测系统,减小故障对煤矿业生产的影响,消除安全隐患,说明对机电设备的状态检测、故障预测和故障诊断具有很强的现实价值与理论意义。由于采煤机其工作在恶劣的环境中,加上自身的结构、组成愈加复杂,从而使得电气设备出现故障的情况时有发生。而一旦采煤机因这些因素导致停机,将严重影响煤矿的生产。因此,研究设计采煤机故障诊断与故障预测系统来保证采煤机开机率极其重要,为煤矿企业高效生产提供保证。 .课题国内外研究现状 ..采煤机故障诊断与故障预测研究现状由于采煤机的工作环境极其恶劣,这样使得采煤机的一些核心部位容易发生故障。比如,当采煤机在牵引超大负荷行走时,它支承的的轴承可能发生磨损或。而对于一些关健部位损伤较小时,人们不能轻易发觉, 者使得滚动体碎裂【等损伤发展到严重不能工作时,这样为时已晚。像这种核心部件严重损坏,可能导致其他零部件的损坏。再比如采煤机的摇臂位置,一方面它承受的压力大,加上它升降动作频繁,这样容易使得它所使用的轴承出现故障。另外,产生轴承问硕士论文绪论题的原因可能是由于轴承的润滑系统出现问题;同时轴承在设计方面也可能导致。其他出现故障【在国内,以大型复杂机械设备作为对象来研究故障诊断技术发展比较缓慢, 而且起步比较晚,目前主要在理论方面做研究,而在实际应用方面研究比较少睇。在世纪年代,一些大型企业跟高等院校合作,将故障诊断技术作为一个新的课题来攻关,而且慢慢将其技术试用到大型复杂机械设备上,并取得了一些比较显著的成果】。我国的故障诊断技术从最初的单台机械设备诊断发展到多台机械设备的诊断,到后来形成网络式故障诊断,不仅在精度上发展成果显著,而且在稳定性方面也得到了很好的发展【。对于大型复杂机械设备的故障诊断技术,其主要运用在煤矿业,冶炼,石油工业等行业。随着故障诊断与故障预测技术的研究和发展,一些高等院校和研究院所也将一些故障诊断与状态监测系统投入了实际运行当中,如:清华大学、西安交通大学、华中科技大学与哈尔滨工业大学等高等院校都对故障诊断方面有深入的理论与工程方面的研究【引。清华大学教授蒋东翔等人在对故障诊断研究方面提出过一种混合智能算法,它不仅可以解决故障诊断技术只适用于单台大型复杂机械设备上的局限性,而且可以在不同阶段诊断多台机械设备。这种混合智能算法主要是由模糊网络、模糊控制与专家系统相结合而形成的,它在石油工业、电力行业和煤矿业的具体应用方面取得了较好的成果;清华大学教授李德英等人在研究故障诊断技术方面提出了将故障诊断方法在仿真与实践相结合的条件下来诊断大型复杂机械设备的运行状态与信号变化,如将发电站的锅炉作为研究对象,可以根据研制的故障诊断系统来监测锅炉的运行状态,分析其可能产生故障的征兆,采用故障诊断智能算法来最终确定它们出现的具体故障;华中科技大学对智能诊断方法做了深入的理论研究,开发了汽轮机故障诊断专家系统【】;西安交通大学在研究故障诊断技术方面开发了一种基于多台大型复杂机械设备的网络式故障诊断系统,通过与信息管理系统及分布式集散控制系统集成,不仅提高了故障诊断的精度,而且在稳定性得到了保证;在某些方面世纪年代哈尔滨工业大学在对大型汽轮发电机故障诊断技术方面,分析了汽轮发电机可能产生故障的部位及原因,开发了一种模糊控制故障诊断系统,他们将这种故障诊断系统形成网络结构,可以全方位地监控汽轮发电机的运行状况,同时他们研发的故障诊断系统在煤矿业大型机械设备上也得到了很好的应用。国内的故障诊断技术在紧密跟随国外的技术发展, 在故障诊断系统研究方面与过程监测方面取得了一系列的研究成果。国外的故障诊断技术发展比较迅速。目前西方国家正在加大努力研究故障诊断技术在工业方面的应用及一些基础性科学技术研究。美国在世纪年代就着手研究以稳定可靠性为中心的状态监测检修技术,主要应用在船舶、车辆和军亟±诠塞丞堪扭趑睦途堑皇垫瞳亟型婴究用飞机上,后来,一些电力、能源、机械制造和电子工业等民用工业也开始采用这些研究,并且取得了很好的成就口;在欧洲一些国家也在故障诊断技术研究方面取得了一系列成果,比如,丹麦在对于一些大型机械设备振动噪声诊断技术方面发展比较迅速;挪威在对大型船舶故障诊断技术方面发展相当快;瑞典在对于一些大型机械设备所使用到的轴承故障诊断技术方面发展成果显著。在某些方面世纪年代,欧洲一些国家相互合作共同研究故障诊断与故障预测,主要致力于提高对大型机械设备的诊断精度与功能。日本在故障诊断技术方面不断引进其他国家的先进技术,而且设计了自己的故障诊断实验室,在煤矿业、电力行业、石油工业等方面取得了较好的成果。美国公司在故障诊断技术研究方面发展的比较靠前,它开发研制的故障诊断系统上配有通讯处理器,可以对线数据与离线数据分析,大大地改善了故障诊断功能与精度】。世纪年代美国公司开始研制中大型发电站机械设备的综合智能诊断系统,而且已经成功应用在电机智能诊断系统、与汽轮机智能诊断系统和电站化学水智能诊断系统;美国罗克韦尔公司在故障诊断方面走得比较前,他的软件系列产品和机器保护与诊断系统系列方面在工程中应用很广泛;日本公司在研究故障诊断技术方面运用了模糊控制与专家系统相结合的方法,以计算机为中心来发展,形成网络式结构,来保证故障诊断的全面性,其研发的故障诊断系统在一些发电站得到了较好的应用。在世纪年代,美国宇航局创建了美国机械故障预防小组。日本三菱重工开发研制的复杂大型机械设备状态监测系统在投入核电站与热电站运用后,又成功发展成故障诊断技术,及后来采用模糊逻辑分析确定置信因素功能的振动诊断专家系统【。 ..模糊神经网络与专家系统研究现状故障诊断与故障预测技术研究主要在于其所使用的智能算法方面,而混合智能算法主要包括模糊控制、人工神经网络、专家系统、支持向量机、小波包与灰色预测等【】。下面以模糊神经网络与专家系统为例来分析它们的研究现状。故障诊断专家系统研究现状故障诊断专家系统就是通过诊断方法对现场采集的信号进行相应的处理,进而通过系统来对故障进行分类与确定最终故障,最后由工作人员来证实。专家系统故障诊断方法可用下图.的结构来说明:它主要由下面四部分组成。其各部分的功能为:硕士论文绪论图.故障诊断专家系统结构图数据库包括动态与静态两种。动态数据主要是设备在工作进行中一直变化的数据;静态数据指的是设备在工作进行中相对稳定的数据。知识库主要包括用来诊断系统设备的智能算法、系统设备的故障类型及故障推理的规则。人机接口主要是作为用户与专家系统接通信息的窗口。推理机是专家系统的核心控制机构,它运用各种混合智能算法对设备故障进行分类与定型,最后得出确定的诊断结果。故障诊断专家系统发展方向包括基于多种模型结合的诊断专家系统、分布式诊断专家系统和实时诊断专家系统三个方面。一基于多种模型结合的诊断专家系统基于多种模型结合的诊断专家系统中的模型主要分为知识表示与逻辑推理两种,这两种模型有它们各自的运用领域。采用多种模型相结合的故障诊断专家系统不仅融合了多种知识表示方法,而且融合了多种故障诊断方法,这样可以克服故障诊断方法的局限性,同时提高了故障诊断的智能性与稳定性。二分布式诊断专家系统分布式诊断专家系统不仅克服了以前单服务器通用性与灵活性差的特点,而且它能够使得各诊断系统资源共享。这样对于多台大型复杂机械设备的故障诊断可以采用同一平台系统,节约了资源,且能够提高对机械设备故障诊断的精度与效率。三实时诊断专家系统实时诊断专家系统不仅解决了原来只能对大型机械设备进行离线诊断的局限性,而且实现了故障的预测与在线诊断。这样为大型机械设备健康工作提供了保证,且提高了故障诊断系统的可靠性与稳定性。模糊神经网络研究现状随着科学技术的迅速发展,模糊控制与神经网络理论也跟随着不断发展完善与成熟。神经网络技术作为一门综合性科学,涉及到计算机、数学、物理与生物熊主丝塞丞堪扭筮睦途匦皇垫瞳亟捌受究等学科,主要研究人脑的功能。神经网络技术在处理具有非线性特征问题上有着相当好的优点,它能够将问题的信息分布存储和并行处理,能够将其信息简化然后进行模拟。同时,神经网络具有较强的容错性与鲁棒性,相比较于单一的计算机技术而言,它有自适应学习能力,能够进行联想与推理。在科学技术发展迅猛的时代背景下,神经网络技术在实际生活中被运用的价值越来越得到重视。美国在海湾战争当中就运用过神经网络技术,像一些银行业与保险公司也运用神经网络技术来辅助决策决定。可以说,神经网络技术与模糊控制技术具有广阔的应用领域,其产生的现实价值也将不可估量。模糊控制技术与神经网络技术相辅相成,神经网络技术能够解决模糊控制技术适应性能差的特点,而模糊控制技术具有较强的鲁棒性,能够解决神经网络技术样本训练难、推理过程透明性差的特点【】。在世纪年代,日本一位知名专家就提出过模糊控制技术与神经网络技术相结合的想法。目前,模糊控制技术与神经网络技术相结合的模式大致分为三种:为解决模糊控制技术中隶属度能够得到最优化问题引进神经网络技术;为保证神经网络其复杂错综的结构能够得到及时修正引进模糊控制技术;在模糊控制技术与神经网络技术各自实现自己功能的同时,利用神经网络技术来映射模糊控制器的输入与输出,这样将形成多种不同的模糊人工神经网络技术,同时还可以将模糊控制技术表示成一个前馈网络系统,采用网络算法对样本进行训练『眩】。在神经网络技术发展方面,有粗糙集神经网络、神经网络、神经网络、递推合成神经网络与自适应学习率神经网络等等【。对于模糊控制技术与神经网络技术两者丰富结合,能够为现实生活中一些复杂问题提供很多解决方法。 ..采煤机故障诊断与预测国内外研究状况对比国内生产运用于煤矿业的大型机械设备自动化程度目前只能达到世纪年代后期的国际先进水平; 国内生产运用于煤矿业的大型机械设备的稳定性目前只能达到世纪年代中期的国际先进水平; 国产设备的价格约是引进设备的/; 国外生产运用于煤矿业的大型机械设备的齿轮相对于国内的而言,一方面使用寿命长,另一方面稳定性比国内的要高很多。国内:下面就以西安煤矿机械厂、鸡西煤矿机械厂、太原煤矿机械厂为例来说明国内采煤机一些关健技术特征与副采煤机的差距【引,如表.及表.所示硕士论文绪论表.国产大采高采煤机主要技术特征和使用概况生产鸡西太矿天地西安厂型号 /岫。 / /一 /一牵引功率装机功率变频? 安器故障诊断、较全面较简单较全面较全面状态检测工控机总工控机总主控工控机总线线线远程有无有有通讯记忆有无有有截割表.国内外采煤机技术差距差距指标名称国外采煤机国产采煤机% 牵引功率/ / % 牵引速度供电电压落后年落后~ 电气调速技术开关磁阻开关磁阻芷落后四象限变频器变频器四象限变频器德国年盆年故障诊断、状态落后~ 完善简单笠检测亟±途塞墨龌扭丝睦途匦里垫瞳亟型班宜工控机落后~年远程通讯落后年 .课题研究意义在大型煤矿企业里,采煤机作为其主要复杂大型机械设备,采煤机的正常持续工作与否直接影响着企业的煤矿生产量与经济利润。矿下作业最重视生产安全。一旦设备出现故障,会影响生产,更重要的是带来安全隐患。现在的检修维修都是按既定时间,每天检修,只能检查出较明显的设备故障,很可能忽略可能出现故障的地方。在生产中,这些隐患可能会变为严重故障,造成意外停机,影响生产,更为严重的带来安全事故。所以建立设备状态检测和故障诊断系统很有必要,可以对设备的工作状态进行评估,对可能出现故障的地方进行预报,使检修人员确定维修内容和时间,在检修时间着重处理有问题的地方,保持设备的良好运行状况。因此,针对采煤机研究故障诊断与预测方法具有很强的现实价值与理论意义。 .本文的主要研究内容与章节安排本文在分析对比了国内外研究现状基础上,同时比较了采煤机故障诊断与故障预测各种技术优缺点,提出了一种故障诊断与故障预测多智能混合诊断方法在采煤机上的应用,用模糊神经网络与专家系统相结合的多智能诊断算法对采煤机在工业方面的应用。本文主要研究内容如下: 第一章阐述了本论文的研究背景和意义,分析了国内外故障诊断与故障预测方法的研究现状以及模糊神经网络与专家系统研究现状,介绍了故障诊断技术的人工智能研究方法,最后对本文的主要研究内容以及结构安排做了介绍。第二章分析了采煤机的结构与故障机理,介绍了采煤机电气装置结构、牵引装置结构、截割装置结构、附属装置结构,以及对采煤的工作原理、工作方式和采煤炭机常见的故障与对故障发生的原因进行了分析。第三章研究了采煤机故障诊断与预测功能模块及其知识库的建立,知识的获取对系统设备的维护、更新、为故障推理机制提供依据,通过建立知识数据库来建立系统模型,从而达到故障诊断与预测的目的。第四章研究了混合智能算法在采煤机故障诊断的应用,阐述了神经网络与专家系统的工作原理,介绍了故障诊断与预测的几种常见方法,深入研究了混合智能算法在采煤机故障诊断中的应用。硕士论文绪论第五章首先对采煤机故障预测的样本建立进行了分析,接着分析了神经网络预测算法,最后深入研究了递推合成网络算法在采煤机故障预测中的应用。第六章对基于采煤机的故障诊断与预测进行实验仿真研究,介绍了采煤机故障诊断与预测软件设计方法,同时以采煤机牵引装置系统为例进行了故障诊断与故障预测,从模拟现场实时数据到故障诊断、预测进行仿真实验,并提供了一些主要系统界面,最后分析了仿真实验结果。第七章为总结与展望。本章总结了本文所研究的工作内容,并且对进一步要研究的内容和思路做了展望。亟±诠塞丞堪扭丝瞳途匦皇垫瞳预型亟窒采煤机结构及其故障机理 .采煤机结构采煤机作为煤矿企业的核心设备,主要实现落煤与装煤功能。下双滚筒采煤机主要包括电气装置机构、牵引装置机构、截割装置机构和附属装置机构【。采煤机机械外观图如图.所示。电气装置作为采煤机的动力部分,主要负责采煤机传动与牵引两部分,电气装置所使用的电动机都是防爆的,而且采用定子水冷, 这样为保证采煤机安全高效生产。牵引装置主要功能是保证采煤机沿着工作面行走,以保证煤能够及时运输出去。截割装置主要功能是通过摇臂上下左右运动来将深层里的煤刮落,通过截割电动机来驱动滚筒,由于滚筒作为采煤机落煤与装煤的主要装置。滚筒上面装有端盘与螺旋叶片,而螺旋叶片将截齿割下的煤撞到刮板输送机中。附属装置包括底托架、调斜油缸、电气控制元件与各种控制部件等,它主要用来辅助采煤机其他装置正确安全的运行,附属装置是采煤机安全高效生产的保证,包括各种电器的控制与保护。另外,由于采煤机不问停地工作,这不可避免地使得电气装置、牵引装置、截割装置和附属装置中所使用到的电动机温度过高,为了保证采煤机能够不停歇生产,采煤机上面专门配有供水系统与冷却系统。图.米煤机机械外观图 ..采煤机电气装置采煤机电气装置系统主要包括电动机、柜箱和装有各种电器元件及保护元件的中间箱等,具体主要由防爆三相异步电动机、集中控制箱、电缆、隔离开关等组成。电气装置系统作为采煤机工作的动力保证,而且能够对采煤机进行各种电器保护与控制。 ..采煤机牵引装置采煤机牵引装置系统保证了采煤机工作时安全地移动与不工作时及时的调硕士论文采煤机结构及其故障机理动,是采煤机高效工作的重要组成部分,同时采煤机牵引装置系统直接控制着采煤机牵引速度,它直接影响着采煤机工作的效率与质量,而且影响着煤矿业采煤的生产量。采煤机牵引装置系统主要包括牵引传动装置机构与牵引动力机构。采煤机牵引传动装置机构用来实现电能转换成机械能,以驱动采煤机工作。采煤机牵引机构是采煤机行走的动力保证。装在采煤机身上的传动装置为叫做内牵引,装在采煤机工作面两端的传动装置叫做外牵引。针对不同环境的煤层,内牵引与外牵引各自发挥自己的功能,两者相互作用,保证采煤机安全高效高产。随着采煤机在功率与牵引力方面的增大,以前的无链牵引机构慢慢被有链牵引机构所替代。由于煤矿业在采煤生产量上要求比较高,这就使得采煤机牵引力要比较大, 从而促使以前的单牵引方式被双牵引方式所取代,即同时向两个马达供油。另外, 要保证采煤生产量比较高,采煤机牵引速度也必须有所提高,以满足各种负荷的要求。为保证采煤机能向各个方向采煤,就必须要求采煤机能够正向牵引与反向牵引和停止牵引,由于通过液压牵引的采煤机常采用单台电动机,所以要实现采煤机正向牵引力、反向牵引与停止牵引往往通过液压泵供油的方向来确定。相比于液压牵引的采煤机而言,电牵引的采煤机常采用多台电动机,因为它将牵引部的电动机与截割部的电动机分开工作了,这样以方便采煤机正向牵引、反向牵引和停止牵引。在大型煤矿企业中,对采煤机的安全保护要求是相当高的, 采煤机被要求适应各种负荷,另外,为了应对采煤机故障的突发,很多大型煤矿企业在采煤机上装有故障监测与故障诊断装置,以保证采煤过程的安全高效进行。 ..采煤机截割装置采煤机截割装置机构包括它的工作机构与驱动工作机构的部件。而工作机构由翻转机构、挡煤板和调高机构组成。通过液压机构来控制与驱动工作机构进行采煤机工作。采煤机截割装置上装有两个截割电动机,一个在采煤机左边,一个在右边,还装有两个摇臂减速器,两个滚筒,同样也是分别在采煤机左边与右边, 还配有冷却系统、喷雾系统等。这些装置主要用来实现采煤机截煤与装煤。由于采煤机截割装置作为采煤机的主要工作部位,其消耗的能量也是最多的,大致占整个采煤机能量消耗的%.%,因此,为了能够节约能量消耗成本以及保证采煤机高效安全生产,要在采煤机截割装置加以改进与完善。传动装置: 截割部传动装置作为采煤机的动力系统,它通过电动机产生的能量来驱动滚筒;同时,还应具有调高功能,以适应不同煤层厚度的变化。亟±途塞丞堪扭越瞳趁逝生垫瞳亟型班塞截割部的传动方式主要有一下几种: 电动机一摇臂减速箱一行星齿轮减速箱一滚筒电动机一固定减速箱一摇臂减速箱一滚筒电动机一固定减速箱一摇臂减速箱一行星齿轮减速箱一滚筒电动机一摇臂减速箱一滚筒螺旋滚筒: 螺旋滚筒作为采煤机截割装置的重要组成部分,负担着落煤与装煤重任,但同时其消耗的能量也是巨大的,占整个采煤机能耗的%.%。早期的螺旋滚筒为鼓型滚筒,现代采煤机都采用螺旋滚筒。由于螺旋滚筒设计工艺先进及质量可靠,它能够满足各种煤层的地质环境,因此,近年来出现了各种新式的截割滚筒并得到了广泛的运用。 ..采煤机附属装置附属装置包括底托架、调斜油缸、电气控制元件与各种控制部件等,它主要用来辅助采煤机其他装置正确安全的运行,附属装置是采煤机安全高效生产的保证,包括各种电器的控制与保护。 .采煤机工作原理及其工作方式 ..采煤机工作原理当采煤机被动力系统驱动时,采煤机将可以实现正向牵引、反向牵引与停止牵引动作,动力系统是由行走机构的齿轮来带动,使得齿轨轮与销轨轮啮合【引。当采煤机工作时,由滚筒旋转进而实现采煤机落煤与装煤功能。相比于双滚筒采煤机而言,单滚筒采煤机的滚筒所处的位置不同,它处在采煤机下面。单滚筒采煤机上行工作时,如图.所示,主要将煤资源通过滚筒弄到输送机上面;然后使得采煤机进行下行行走,如图.所示,此时采煤机进行装煤工作。像这种来回总共进一刀的方式我们称之为单向采煤法。对于双滚筒采煤机工作而言,其工作机构如图.所示,前后滚筒进行不同的采煤机工作,分别对应顶部与底部。像这种来回总共进两刀的方式我们称之为双向采煤法。硕士论文采煤机结构及其故障机理图.滚筒米煤机的工作原理 ..采煤机的工作方式在实际采煤工作中,采煤工作面主要分为综采工作面与普采工作面。综采工作面设备通常为双滚筒采煤机,而普采工作面设备通常为单滚筒采煤机【。单滚筒采煤机单滚筒采煤机的进刀方式包括三种:即采煤机先进刀然后再移动机头,虽然这种进刀方式比较简单,但它的进刀时间相对较长;先移机头后进刀,能充分利用工时,但开缺口工作量大;进刀同时移机头,进刀简单,时间短,但需强力推移输送机的设备。割煤方式有两种:单向采煤,采煤机上行进一刀割煤,下行装煤。它的优点是装煤效率高,但是工作面割一刀的时间长,因此只适用于采高大与装煤量大的煤层。双向采煤,往返各进一刀。它的优点是能够提高采煤机工作面的利用率,使得生产能力大大增大,但对于采高大时它将增大工作量。双滚筒采煤机采煤机两端各有一个滚筒。前滚筒在上割顶煤,后滚筒在下割底煤。两滚筒一般相背旋转,司机左侧滚筒用左螺旋,司机右侧滚筒用右螺旋。也可相向旋转,司机左侧滚筒用右螺旋,司机右侧滚筒用左螺旋。一般采用双向采煤, 先进刀后移机头的斜切进刀方式;也可采用进刀同时移机头的正切进刀方式。 .采煤机常见故障机理研究目前,我国使用的采煤机大多数采用的是液压牵引采煤机,由于采煤机工作环境恶劣,加上其本身的结构复杂,导致其出现的故障形式多样化,其故障主要包括在电气装置部分、机械装置部分和液压装置部分。亟圭途塞墨堪扭篮瞳趁逝皇敛睦亟型班究 ..采煤机电气装置故障机理分析研究采煤机常见电气故障主要出现在启动先导回路、摇臂升降系统、端头站与遥控器、瓦斯断电仪与传感器、电机和变频器等方面。启动先导回路表.启动先导回路方面故障故障现象故障分析及处理方法检查启动二极管是否击穿或断路。检查各电机的温度保护线接点是否闭合。按下“启动”按钮, 检查盖板启、停按钮及其连接线。整机不动作。检查进线电缆是否断线。检查顺槽开关是否正常。检查相应输出指示灯亮否。检查控制变压器高、低压保险是否熔断。若通过继电器白保,检查自保继电器吸合是否正常。启动后,机组不能白检查瓦斯是否超限。保。若有端头站,检查端头站是否误发“总停”信号。检查盖板上总停按钮及其线路是否误动作。检查变压器、截割电机是否温度超限。摇臂升降系统表.摇臂升降系统方面故障故障现象故障分析及处理方法检查输入部分是否有接点粘连等现象造成误动作。检查输出继电器是否正常工作。开机后摇臂自动上升或下检查电磁阀及其线路。降。检查电磁阀阀芯是否堵卡,以致不能回到中位。检查制动阀阀芯是否堵卡,以致不能回到中位。检查按钮、遥控器等输入信号是否正常,可以通过输入指示灯来判断。检查输出是否正常。摇臂上升或下检查电磁阀工作电源是否正常。降不动作。检查液压系统压力,管路等是否正常。检查电磁阀线圈是否短路、开路,可用正常的一路来“替换” 查找。硕士论文采煤机结构及其故障机理端头站与遥控器表.端头站与遥控器方面故障故障分析及处理方法故障现象检查端头站电源是否正常,遥控器电池电压是否正常。检查端头站电缆的连接头是否紧凑、牢固、可靠。端头站、遥控器不动作检查相对应的继电器回路是否工作正常。检查相对应的线路是否断线。更换遥控器后,测试端头站是否工作正常。端头站、遥控如更换后还不正常,去掉端头站,看线路是否有粘连现象。器误动作更换备件。瓦斯断电仪与传感器表.瓦斯断电仪与传感器方面故障故障分析及处理方法故障现象可按用户说明书调校。探头显示值不准确瓦斯超限。开机不自保,再开机显示瓦斯传感器开路或短路。瓦斯超限如果断电仪误动作,建议更换传感器探头。电机表.电机方面故障故障现象故障分析及处理方法温度接点断开, 为不影响正常生产,将其临时短接。机器无法启动。为保证不影响正常生产,可以先用卜、/电电机损坏阻来代替恢复生产。变频器表.变频器方面故障故障现象故障原因故障处理方法传动的温度过高,故障跳检查环境条件,检查冷却水是否正常。闸极限为%。传动单元和主机之间的周期性检查电缆连接。通讯丢失。观察适配器指示灯显示。亟±途塞丞堪扭垫瞳途匦皇丝瞳亟型受宜检查主机是否可以通讯。口控制板温度高于℃。检查环境条件中间电路直流电压过高检查主机的静态或瞬态过压。检查电机和电缆的绝缘情况中间电路直流电压过低检查主电源和熔断器检查电机或电机电缆有无接地汀传动单元检测到负载不平衡故障测量电机或电机电缆的绝缘电阻可进线侧整流单元出现故障控制盘从电机输入侧切换到进线侧整流单元,观察故障显示。电极缺相检查电机和电机电缆电机堵转。可能由于过载或电机检查电机的负载和传动单元的功率不足。额定值。参见前面举的例子未设定电机数据或电机数据与断电,等待放电完毕再次上电变频器数据不匹配控制盘与之间的通讯中检查控制盘的连接断寸连接至板的光纤出现故障检查光纤电机电缆或电机短路检查电机和电机电缆逆变单元的输出桥故障检测连接到板上的启动互没有收到启动互锁信号锁电路。检查主电源熔断器中间电路直流电压震荡检查主电源是否平衡没有用户宏存储或断电,等待放电完毕再次上电文件有错 ’ ..采煤机机械装置故障机理分析研究采煤机作为大型复杂机械设备,一方面由于其本身结构复杂,另一方面其工作环境恶劣,出现机械方面故障不可避免,故障主要表现在轴承与齿轮方面‘。轴承出现故障: 滚动轴承出现故障主要表现为两种现象:一是轴承在运转过程中产生噪声; 二是轴承温度太高。采煤机结构及其故障机理硕士论文轴承温度过高当采煤机在工作时,轴承温度应该维持在正常范围内,如果用工具测得轴承部位温度高于允许的范围,则表明轴承应该进行处理,以防止影响轴承工作,进而影响整个采煤机安全有序的生产。产生温度过高的因素包括:驱动的载荷过大;轴承润滑性能下降;轴承在安装方面不合格;轴承配件出现故障等等。轴承噪音在轴承进行来回滚动过程时,发生轻微的响声属于正常现象,一量出现刺耳的噪声,则轴承很可能出现故障了,此时,应该采取必要的措施对轴承进行故障维修,保证采煤机能够正常生产。对于轴承在工作中产生故障的原因比较多,要根据具体现象采取相应的措施。如果轴承在运转过程中产生噪声,产生的原因很可能是由于轴承内圈与外圈相互作用面产生了磨损,从而使得轴承的轴线位置不在原来正常工作的位置。另外,当轴承工作时间过长时,有可能它的润滑性能下降,导致轴承工作时产生摩擦,这样也将产生故障噪声。齿轮出现故障: 齿轮在工作中发生故障的形式多种多样,常见的故障形式主要包括下面几类【】齿面磨损齿面磨损产生的原因可能是机构工作时间过长,导致润滑性能下降,另外, 也有可能是机构在正常工作中,润滑油中掺入了石粒或者其他杂质,从而使得齿面发生磨损。齿面胶合和擦伤对于齿面胶合和擦伤原因很可能是由于采煤机在进行高负荷工作时,齿面温度不可避免地会升高,加上长时间工作,一旦没有及时进行润滑处理,将导致齿面间的油膜消失,这样将会使得熔焊在一个齿面的金属将熔焊在与他相互工作的齿面上,从而使得齿面出现胶合现象。对于一些刚生产出来的齿轮,由于其跟机器磨合时间不够,很有可能使得齿轮出现擦伤现象。齿面接触疲劳由于采煤机齿轮在工作中,它不但有滑动动作也有滚动动作,而滑动动作时将产生两个方向相反的摩擦力,从而导致齿轮产生脉动载荷。由于脉动载荷在工作中将导致齿轮表面将会产生一种力,我们称之为剪应力,出现齿面接触疲劳裂纹的情况主要是来自这种剪应力。若疲劳裂纹慢慢变大,将会导致齿面上的金属块脱落,从而出现齿面接触疲劳现象。亟±途塞丞堪扭丝瞳途堑皇垫瞳亟型班究弯曲疲劳与断齿当采煤机工作载荷较大时,轮齿部位处温度升高,加上长时间疲劳磨损,将使得轮齿产生裂纹,这种裂纹扩大到其无法满足高载荷正常工作时,此时将出现轮齿断齿现象。齿轮故障主要包括分布式故障和局部式故障。其中齿轮分布式故障则表现在大多数轮齿上,而齿轮局部故障主要表现在少数几个轮齿上。 ..采煤机液压装置故障机理分析研究在国内,目前使用的采煤机主要是液压电牵引采煤机,而液压装置是采煤机出现故障率最高的部分。尽管采煤机在液压装置部分配有过载、调速与断电等保护装置,但由于其工作环境差,不可避免地出现故障,具体表现如下: 采煤机不牵引采煤机不牵引的主要原因有:采煤机液压系统出现故障;采煤机使用的能油质量不合格;采煤机油管出现故障;采煤机的发动机出现故障等等。采煤机液压牵引部过热采煤机液压牵引部出现温度过高的因素有:冷却系统中缺少冷却水;冷却系统的压力不够;

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