張艷軍

（中國平煤神馬集團(tuán)四礦機(jī)電科，河南 平頂山 467000）

機(jī)械電氣設(shè)備發(fā)生的故障并不是偶然的，而是因?yàn)殚L期使用造成的。如果機(jī)械電氣設(shè)備長期處在惡劣運(yùn)行環(huán)境中，隨著機(jī)械電氣設(shè)備磨損與變形問題的加劇，就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的機(jī)械電氣設(shè)備故障。

在機(jī)械化開采過程中，采用了大量的機(jī)電設(shè)備，例如，通風(fēng)設(shè)備、排水設(shè)備、支護(hù)設(shè)備及運(yùn)輸設(shè)備等。設(shè)備不但種類眾多，而且數(shù)量也很多。機(jī)械電氣設(shè)備投入使用后，操作人員必須制定科學(xué)合理的設(shè)備檢修維護(hù)方案，從內(nèi)到外檢查設(shè)備故障隱患，一旦發(fā)生問題后立即采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。所以，為了保證煤礦機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行，技術(shù)人員必須深刻認(rèn)識(shí)到機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行過程中存在的各種潛在危險(xiǎn)，并以此為基礎(chǔ)制定科學(xué)合理的預(yù)防性措施，保證機(jī)械電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 機(jī)械電氣設(shè)備的作用

各個(gè)領(lǐng)域?qū)Y源需求持續(xù)增加的過程中，工業(yè)生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)也壓力也越來越大，隨著各領(lǐng)域?qū)I(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和效率的日益提高，企業(yè)也逐漸認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用的重要性。機(jī)械電氣設(shè)備應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，提高了工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的目的。如果機(jī)械電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中發(fā)生故障，系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出報(bào)警信息，以便于維修人員第一時(shí)間解決，避免因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備發(fā)生故障，影響工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)度。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的有效應(yīng)用，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，促進(jìn)了企業(yè)管理水平的有效提升，確保了企業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。由于機(jī)械電氣設(shè)備在提高企業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量方面發(fā)揮著不可替代的作用，借助自動(dòng)化技術(shù)有效解決了傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式下出現(xiàn)的各種問題，降低了機(jī)械設(shè)備的故障發(fā)生率，保證了機(jī)械設(shè)備始終處在高效運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于絕大多數(shù)情況下，機(jī)械電氣設(shè)備發(fā)生的故障，通過觀察表面是無法發(fā)現(xiàn)的，所以，維修技術(shù)人員必須切實(shí)做好機(jī)械電氣設(shè)備內(nèi)部故障分析和檢修的相關(guān)工作，然后根據(jù)實(shí)際情況，制定針對(duì)性故障維修方案。隨著機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的延長，機(jī)械電氣設(shè)備的部分動(dòng)作參數(shù)不可避免地會(huì)出現(xiàn)偏離正常值的情況。對(duì)此，維修技術(shù)人員應(yīng)該將設(shè)備參數(shù)與數(shù)據(jù)量異常動(dòng)作數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，準(zhǔn)確識(shí)別設(shè)備運(yùn)行過程中可能發(fā)生的故障。

機(jī)械電氣設(shè)備故障分析與檢修技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，加快了智能技術(shù)應(yīng)用的速度，借助專業(yè)軟件分析技術(shù)診斷和分析機(jī)械電氣設(shè)備發(fā)生的故障以及導(dǎo)致故障發(fā)生的原因，維修技術(shù)人員即可準(zhǔn)確找出機(jī)械設(shè)備內(nèi)部缺陷，節(jié)省了故障診斷所需的時(shí)間，提高了機(jī)械設(shè)備的故障維修效率和質(zhì)量。此外，隨著機(jī)械電氣設(shè)備向智能化、數(shù)字化方向的不斷發(fā)展，維修技術(shù)人員借助專業(yè)軟件不僅能夠及時(shí)獲取實(shí)時(shí)的機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)為機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷分析工作的開展提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。所以，工業(yè)企業(yè)應(yīng)該順應(yīng)信息技術(shù)時(shí)代發(fā)展的需求，積極探索和研究自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械電氣設(shè)備中應(yīng)用的途徑，選擇環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)且質(zhì)量較高的傳感裝置，詳細(xì)記錄機(jī)械電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，為后續(xù)機(jī)械電氣設(shè)備故障判斷與診斷分析工作的開展打下良好的基礎(chǔ)。

2 機(jī)械電氣設(shè)備維修中的故障診斷

2.1 構(gòu)建故障診斷模型

機(jī)械電氣設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)很多引發(fā)設(shè)備發(fā)生故障的振動(dòng)數(shù)據(jù)，此類振動(dòng)數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的訓(xùn)練振動(dòng)數(shù)據(jù)相比，其在分布特性方面存在很大的差異。工作人員在開展機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷與維修工作時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按照機(jī)械電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境、振動(dòng)數(shù)據(jù)特性，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，才能將機(jī)械電氣設(shè)備產(chǎn)生的振動(dòng)數(shù)據(jù)合理應(yīng)用于不同運(yùn)行環(huán)境的故障診斷工作中。維修技術(shù)人員應(yīng)該從以下幾方面著手，構(gòu)建完整的機(jī)械電氣自動(dòng)化設(shè)備故障診斷模型。首先，采集機(jī)械電氣設(shè)備設(shè)備不同工況下的運(yùn)行數(shù)據(jù)樣本，然后采用數(shù)據(jù)預(yù)訓(xùn)練集策略，對(duì)比分析兩種故障診斷樣本之間的差異，即可形成完整的機(jī)械自動(dòng)化電氣設(shè)備故障診斷分析結(jié)果。其次，嚴(yán)格按照機(jī)械電氣自動(dòng)化設(shè)備故障診斷模型中的參數(shù)，將模型中完成訓(xùn)練的隱含層連接在一起，以各個(gè)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)參數(shù)為故障診斷模型的初始化參數(shù)，確保機(jī)械電氣自動(dòng)化設(shè)備在故障診斷模型樣本數(shù)量不足的情況下，仍然可以通過自主學(xué)習(xí)的方式，完成故障診斷分析的工作。

2.2 進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)分類

借助時(shí)間函數(shù)關(guān)系式，合理分類機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，將其詳細(xì)劃分為故障信號(hào)與無故障信號(hào)，即可確定故障信號(hào)是隨機(jī)性的信號(hào)，還是已經(jīng)確定的故障信號(hào)。以機(jī)械電氣設(shè)備振動(dòng)時(shí)間瞬時(shí)值描述為基礎(chǔ)，設(shè)定體格定時(shí)刻，明確確定性信號(hào)的振動(dòng)形式，并以此為基礎(chǔ)判斷出正弦函數(shù)規(guī)律振動(dòng)產(chǎn)生的周期，從而達(dá)到根據(jù)振動(dòng)波形，診斷機(jī)械電氣設(shè)備故障的目的。根據(jù)信號(hào)振動(dòng)位移與速度變化的數(shù)據(jù)，確定振動(dòng)信號(hào)的種類，然后借助不同類型的傳感器獲取機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的故障信號(hào)。針對(duì)機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行過程中設(shè)備隨機(jī)信號(hào)與確定性信號(hào)振動(dòng)幅值同步增大，振動(dòng)閾值范圍擴(kuò)大以及潛在風(fēng)險(xiǎn)隱患較大的特點(diǎn)，維修技術(shù)人員應(yīng)該在機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷分析時(shí)，應(yīng)該以故障信號(hào)變化的特點(diǎn)為基礎(chǔ)，診斷分析機(jī)械電氣設(shè)備的故障發(fā)生原因，如果機(jī)械電氣設(shè)備發(fā)生故障或存在潛在危險(xiǎn)時(shí)，隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)與確定性振動(dòng)信號(hào)同步增大的同時(shí)，機(jī)械電氣設(shè)備的波形周期性變化也隨之發(fā)生改變，且設(shè)備齒輪出現(xiàn)脫落的信號(hào)，而信號(hào)波形變化中存在的脈沖信號(hào)，不僅增加了機(jī)械電氣設(shè)備故障發(fā)生的概率，而且對(duì)信號(hào)諧波變化產(chǎn)生了極大的影響。

2.3 分解設(shè)備振動(dòng)信號(hào)

為了提高機(jī)械電氣設(shè)備振動(dòng)信號(hào)分解的準(zhǔn)確性，維修技術(shù)人員必須構(gòu)建完整的故障診斷模型，獲取機(jī)械設(shè)備故障發(fā)生后產(chǎn)生的高階體格正數(shù)據(jù)信號(hào)。將時(shí)間作為自變量，按照時(shí)間先后順序，將采集的機(jī)械電氣設(shè)備振動(dòng)信息時(shí)域信號(hào)，用于機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷工作中。通過對(duì)設(shè)備振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域分解與處理，利用最終得到了信號(hào)故障時(shí)域波形，監(jiān)測波形變化特點(diǎn)，得出準(zhǔn)確無誤的波形變化信號(hào)脈沖與諧波，即可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確識(shí)別設(shè)備共振現(xiàn)象的目的，提高機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于機(jī)械電氣設(shè)備維修管理過程中，不同類型的故障信號(hào)、波形變化時(shí)的特征也各不相同，維修技術(shù)人員針對(duì)機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行過程中可能存在的異常問題，采用科學(xué)合理的算法，分解振動(dòng)信號(hào)中的頻率，才能準(zhǔn)確診斷出機(jī)械電氣設(shè)備存在的故障問題，為后續(xù)機(jī)械電氣設(shè)備維修工作的開展提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.4 設(shè)置振動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)

維修技術(shù)人員采取的設(shè)置機(jī)械電氣設(shè)備振動(dòng)觀測點(diǎn)的方式，準(zhǔn)確分析機(jī)械電氣設(shè)備的位置信息，即可根據(jù)采集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，判斷出機(jī)械電氣設(shè)備可能存在的故障信息。根據(jù)機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷要求，將振動(dòng)觀測點(diǎn)設(shè)置于機(jī)械電氣設(shè)備齒輪、軸承等關(guān)鍵部位，然后按照機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行規(guī)律，對(duì)比分析各個(gè)故障振動(dòng)觀測點(diǎn)位置差異，保證機(jī)械電氣設(shè)備針對(duì)觀測點(diǎn)位置信息的準(zhǔn)確性與可靠性，提高機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷效率。

2.5 處理診斷信息熵

借助時(shí)域分解設(shè)備分解機(jī)械電氣設(shè)備振動(dòng)信號(hào)，維修技術(shù)人員可以根據(jù)獲得的與機(jī)械電氣設(shè)備故障信號(hào)函數(shù)與衰減變化特點(diǎn)，完成對(duì)機(jī)械電氣設(shè)備故障樣本信息的篩選標(biāo)記工作。機(jī)械電氣設(shè)備故障具有的不確定性特點(diǎn)，決定了信息熵在診斷機(jī)械電氣設(shè)備故障不確定性發(fā)揮著不可替代的作用。一般情況下，機(jī)械電氣設(shè)備信息熵存在的差異過大的特點(diǎn)，對(duì)于機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷準(zhǔn)確性的提升有著極大的促進(jìn)作用。所以，維修技術(shù)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷的要求，詳細(xì)計(jì)算不同類型的振動(dòng)信號(hào)平均密度與領(lǐng)域密度的數(shù)據(jù)，才能達(dá)到有效減少樣本平均密度的目的。通過對(duì)機(jī)械電氣設(shè)備管理維修數(shù)據(jù)的整理與分析，剔除機(jī)械電氣設(shè)備維修模型中的主動(dòng)學(xué)習(xí)樣本，建立健全故障信號(hào)離群點(diǎn)常亮系數(shù)，并在綜合考慮機(jī)械電氣設(shè)備故障振動(dòng)信號(hào)波形變化特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，完成對(duì)機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷信息樣本的篩選工作，減少了信息不確定性問題對(duì)機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷結(jié)果準(zhǔn)確性產(chǎn)生的影響。

3 機(jī)械電氣設(shè)備維修優(yōu)化措施

3.1 加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的定期檢修保養(yǎng)

由于機(jī)械電氣設(shè)備在長期運(yùn)行過程中，必須保持正常運(yùn)行狀態(tài)，所以采取有效措施定期開展機(jī)械電氣設(shè)備部檢修保養(yǎng)工作對(duì)于機(jī)械電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著極為重要的意義。工作人員在開展機(jī)械電氣設(shè)備定期檢修保養(yǎng)工作時(shí)，應(yīng)該從機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的分析著手，如果確定機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行錯(cuò)誤，則應(yīng)該立即執(zhí)行設(shè)備調(diào)試策略，直至機(jī)械電氣設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)為止，避免因?yàn)闄C(jī)械電氣設(shè)備存在故障隱患，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。首先，定期開展機(jī)械電氣設(shè)備的檢修保養(yǎng)工作，避免因?yàn)闄C(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度不合適或灰塵過大影響設(shè)備的安全運(yùn)行，采取有效措施控制環(huán)境溫度，定期清掃設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，才能在有效提升機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行安全性與可靠性的基礎(chǔ)上，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。其次，維修人員在開展機(jī)械電氣設(shè)備定期檢修保養(yǎng)工作時(shí)，應(yīng)該仔細(xì)檢查機(jī)械電氣設(shè)備的各個(gè)零部件，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除可能存在的潛在安全隱患，降低設(shè)備損失與消耗，降低機(jī)械電氣設(shè)備安全事故的發(fā)生率。另外，機(jī)械電氣設(shè)備使用壽命的不斷增加，設(shè)備運(yùn)行故障的發(fā)生率以及設(shè)備使用成本也隨之增加。所以，為了提高機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行的效率，維修人員必須加大設(shè)備定期檢修保養(yǎng)工作的力度，在日常檢修過程中，根據(jù)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，建立設(shè)備檢修保養(yǎng)期限，由檢修人員嚴(yán)格按照檢修記錄中記錄的項(xiàng)目開展設(shè)備檢修工作，為后續(xù)工作人員開展設(shè)備檢修和保養(yǎng)工作提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.2 完善機(jī)械設(shè)備的檢修管理機(jī)制

由于機(jī)械電氣設(shè)備類型較多，因此，工作人員必須建立完善的機(jī)械電氣設(shè)備檢修管理機(jī)制，才能達(dá)到有效提升機(jī)械電氣設(shè)備工作效率的目的。（1）編制機(jī)械電氣設(shè)備型號(hào)與使用年限數(shù)據(jù)庫。制定科學(xué)合理的機(jī)械電氣設(shè)備檢修任務(wù)與計(jì)劃，有效提升機(jī)械電氣設(shè)備檢修管理工作的精準(zhǔn)性。（2）機(jī)械電氣設(shè)備的有效應(yīng)用，雖然有助于企業(yè)經(jīng)營利潤的提升，但是機(jī)械電氣設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)生的故障，也在一定程度上增加了企業(yè)的經(jīng)營成本。所以，相關(guān)企業(yè)必須采取有效措施，加大機(jī)械電氣設(shè)備檢修管理工作的力度，嚴(yán)格按照機(jī)械電氣設(shè)備使用情況和環(huán)境，制定科學(xué)合理的故障診斷檢修策略，通過對(duì)機(jī)械電氣設(shè)備故障的及時(shí)檢修，提高生利用率。（3）組建專業(yè)化機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷檢修技術(shù)團(tuán)隊(duì)，全面負(fù)責(zé)企業(yè)機(jī)械電氣設(shè)備的故障診斷與檢修工作。針對(duì)機(jī)械電氣設(shè)備類型較多的特點(diǎn)，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自身的實(shí)際情況，組建專業(yè)化維修技術(shù)團(tuán)隊(duì)，根據(jù)機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷工作的特點(diǎn)，選擇最佳的故障診斷與檢修技術(shù)，為后續(xù)設(shè)備故障維修工作的順利開展做好充分的準(zhǔn)備。

3.3 實(shí)施機(jī)械設(shè)備崗位責(zé)任制

為了提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，各個(gè)企業(yè)應(yīng)該加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的速度，加大生產(chǎn)設(shè)備更新?lián)Q代的速度，提高機(jī)械電氣設(shè)備的技術(shù)水平。企業(yè)在開展機(jī)械自動(dòng)化檢修管理與保養(yǎng)工作時(shí)，應(yīng)該鼓勵(lì)技術(shù)人員，合理利用先進(jìn)的材料與工藝，解決企業(yè)在設(shè)備安全管理過程中存在的問題，充分發(fā)揮技術(shù)更新的優(yōu)勢，增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力，為后續(xù)機(jī)械電氣設(shè)備管理流程的開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。另外，技術(shù)人員在開展機(jī)械電氣設(shè)備故障檢修與保養(yǎng)工作時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)備運(yùn)行規(guī)則和要求，做好機(jī)械電氣設(shè)備的清潔工作，保證機(jī)械電氣設(shè)備始終保持安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)語

總而言之，科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，為工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)機(jī)械電氣設(shè)備需求量的持續(xù)增大，企業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量也隨之大幅度提升。所以，企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中，必須積極探索和研究機(jī)械電氣設(shè)備管理維修過程中故障診斷與技術(shù)創(chuàng)新的途徑，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)模型分析技術(shù)提高機(jī)械電氣設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確性，制定科學(xué)合理的機(jī)械電氣設(shè)備故障維修方案，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。