基于能量算子的煤矿机电设备故障诊断方法

李浩然 吕延森

摘 要： 作为能源学中一个重要的衡量指标，能量算子经常被用在煤矿机电设备的故障诊断中。也因为能量算子的算法准确度高，错误率小，可以节约大量的人力物力财力，所以在煤矿机电设备领域的应用十分广泛。特别是在设备的故障诊断中，几乎每一次的诊断都是依靠能量算子。根据能量算子的各种图像和数据进行诊断，得到的信息量是非常大的，可以很好的对出现的问题进行分析和诊断。

关键词： 能量算子；煤矿机电设备；故障诊断；问题分析

【中图分类号】 TD712 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2018）14-0284-02

0引言

随着经济和社会的发展，能源早已成为现代社会最受关注的主题之一。在很长的一段时间里，煤矿是能源的主要来源，而且在以后的很长一段时间里也会是这样。那么煤矿机电设备的质量就与人们的生活生产紧密相关，科学技术的快速发展为我们诊断煤矿机电设备的故障和对其进行维修、检测带来了极大的便利，提供了很多的途径。利用现代技术，原本很难分析的数据可以变得十分简单，甚至可以从数据库中查找出来，这对于工作效率和资源利用率的提高也有着十分重要的意义。本文从能量算子的角度来进行讨论。

1机电设备健康与检修

机电设备是在工程领域中必不可少的生产工具。机电设备的健康与否对于能否顺利完成工作有着十分重要的意义。作为制造重要能源的工具，煤矿机电设备在人们的生产生活中所占据的权重很大，由此可见，我们应该对煤矿机电设备的健康问题足够重视。在现阶段的企业生产运作中，煤矿机电设备的运行时间很长，几乎是不间断的，但是用的时间久了设备就会出现问题。如果设备出现了问题而没有得到及时的解决，就很有可能在使用过程中出现故障，进而造成很严重的后果，这不仅是对企业生产的重大打击，更是对工作人员和企业信誉的严重威胁，所以，企业应该对煤矿机电设备的健康足够重视。首先，从来源处讲，生产煤矿机电设备的厂家有很多，但是每个厂家的质量和价格都不尽相同。在选择煤矿机电设备的生产厂家时，要先进行实地考察，确保生产环境的严格和过程的严谨，生产厂家要具备相关部门的生产证书和质量许可证。进行购买时，要从自己需要的煤矿机电设备的具体要求和生产环境出发，选择质量最好的煤矿机电设备。这一项的预算一定要足，不能因为想要节约钱财就放弃最好的设备而选择差一点的设备。这不是资金的问题，而是安全的问题。越差的煤矿机电设备越容易出现故障，而且使用寿命会短很多。如果选择了较差的煤矿机电设备，一旦出现问题，不仅会影响企业的生产活动，而且会对企业的信誉和工作人员的生命安全构成严重威胁。这样的损失并不是资金能够挽救的。在这一方面，政府和企业都要足够重视，企业要定期给工作人员做专业培训，保证工作人员的知识储备和工作经验，不能让工作人员落后于时代的发展。政府要不定期的派相关部门对生产厂家进行抽查，保证生产厂家的生产环境和过程，对于产品的检查要细致，保证产品的合格率。进行在选择了设备之后进行安装时，一定要由专业人员来做。煤矿机电设备是复杂的大型煤矿机电设备，比简单的小型煤矿机电设备的安装要难很多，所以一定要符合规范。在煤矿机电设备投入使用后，一定要定期安排检修人员对煤矿机电设备进行检查。政府也要不定期派相关部门的人员进行检查。在工程中，没有一个问题是小问题，任何不起眼的问题都可能是一个大故障的表现。所以一旦出现问题就要马上解决，片刻的延误都可能会导致严重的后果。企业不能依赖于在政府的检查中发现问题，鉴于此，企业应该成立一个健全的质监部门，由这个部门负责煤矿机电设备的检查。发现问题后及时分析问题，然后设计解决方案来排除问题。由于煤矿机电设备的复杂性和重要性，质监部门的人员一定要有高度的责任心和专业技能水平，也要有一定的相关经验和心理素质，遇到突发情况时能够从容地面对。企业也要逐步的成立一个煤矿机电设备健康管理系统，也就是建立在网络平台上和理论事实基础之上，进行对设备的各方面管理，目的是减少煤矿机电设备出现问题，提高问题分析的能力和速度。其实煤矿机电设备的健康就像人的健康一样，要劳逸结合，不能一直劳动，过犹不及，劳动的太多对身体造成的危害是很大的。由己及人，在生产中，企业可以多购进几台煤矿机电设备，在一台设备使用了一定的周期后就让这台设备休息一段时间，换用其他的设备，对机器实行“轮班制”。虽然购买多余的煤矿机电设备需要一定的资金，但是，从长远处来看，这种“轮班制”可以很大程度的减少每一台煤矿机电设备在使用过程中受到的磨损，减少煤矿机电设备出现故障和问题的概率，从而延长每一台煤矿机电设备的使用寿命。这种做法可以减少用于对煤矿机电设备进行检修的资金流出，也不失为一种有效的提高产率和资源利用率的生产办法。

2煤矿机电设备故障诊断和问题分析的方法

由于与能量有着十分密切的关系，所以在进行煤矿机电设备的故障诊断和问题分析时，经常需要用到物理和数学方面的知识。之前由于知识的欠缺，进行煤矿机电设备的故障诊断和问题时总是无从下手，而且考虑的不周全，工作人员也欠缺相关的工作经验，所以之前的故障诊断和问题分析常常不准确，甚至得到错误的结果。能量算子的引入很好的解决了这一问题。能量算子使煤矿机电设备中的故障分析和问题分析变得简单，工作人员利用能量算子进行比之前少很多的计算就可以得到准确度更高的结果。能量算子是一个很好的用来计算和分析的辅助工具，因为利用能量算子得到的数据和图谱可以提供非常大的信息量，比如能量算子的解调频谱，峰值可以反映出很多问题。能量算子的各种活动和图像都可以成为故障诊断和问题分析的依据。能量算子的用处和用法非常之多。下面介绍几种能量算子的相关算法和相关概念。

2.1能量算子算法。

能量算子为了方便计算引入的一种数学算子，最初引入能量算子的目的就是为了方便科学研究者进行计算和分析。能量算子是用来分析和跟踪能量的，所以又可以称其为非线性能量跟踪算子，它可以将能量的踪影捕捉的十分完美。引入了这个强有力的计算和分析工具后，相关人员进行煤矿机电设备的故障诊断和问题分析就简单和方便了许多。使用能量算子进行分析和诊断时，要先得到矿用机电设备的连续信号的能量算子沙，常用的是方法是使用加速度传感器来进行获取，除此之外，根据具体的环境、设备和目标产物的不同，使用的工具也会不同。振动信号的位移公式是已知的，再加上振子的质量，就可以根据已有的相关物理公式进行计算分析，得到振动信号的能量变化情况。根据振动信号的能量变化情况，与标准情况进行对比，就可以分析诊断出煤矿机电设备是否出现了问題和故障、哪里出现了问题或故障。可以说能量算子的引入大大降低了煤矿机电设备的故障诊断和问题分析的难度，是能源行业的一个重大革新。技术的发展永远不会停止，只会越来越好，发展也会越来越快，所以煤矿机电设备的故障诊断和问题分析也会越来越简单和方便。

2.2能量算子应用于尖峰能量法实现矿用机电设备。

在利用能量算子对煤矿机电设备进行故障诊断和问题时，需要先进行一系列的实验来得出数据，再对数据进行分析。实验的过程必须足够严谨，因为实验得出的数据要进行分析，哪怕只是一个小数点的变化都可能引起结果的严重错误，所以实验的过程一定要在专业的实验室和设备的条件下进行，实验人员本身也要具有相当的专业知识储备和相关设备的操作经验，这样才能保证实验过程的严谨和实验结果的准确性。为了方便问题分析和故障诊断，可以进行大量的仿真模拟实验，人为地制造出故障和问题，利用能量算子进行故障诊断和问题分析，将实验过程和实验结果记录下来，形成数据库。煤矿机电设备出现问题时，先从数据库中查找资料，如果有相匹配的就可以直接解决问题，不需要每次都进行能量算子实验，这样就为煤矿机电设备的问题分析和故障诊断降低了不小的难度，也节约了大量的人力物力财力，将节约下来的人力物力财力用到其他的工作上面，可以大大的提高工作效率和资源的利用率。

2.3能量算子的共振解调法在煤矿机电设备领域的应用。

每一次利用能量算子进行实验都会得到一个相应的共振解调图，这个共振解调图为煤矿机电设备的故障诊断和问题分析提供了极大量的信息。根据共振解调图中的频谱信号可以得到相应的二倍率。煤矿机电设备在使用过程中会受到一定的冲击，共振解调图可以通过改变振动频率判定煤矿机电设备的存在故障和问题的部位。同时再参考井下作业现场传给地面监测服务器的数据进行有效的故障判断。

2.4能量算子解调频谱。

能量算子的解调频谱有峰值，但是由于煤矿机电设备的种类和功能不同，使用情况也不同，所以出现峰值的位置也会不同，但是可以确定的是，峰值代表的是煤矿机电设备出现故障和问题的频率，峰值越大，煤矿机电设备出现故障和问题的频率也越高。这种方法在工程中的利用率很高，然而美中不足的是，通过能量算子解调频谱虽然可以看出煤矿机电设备是否出现了问题和故障，但是不能真正的判断出是哪一种或哪一类问题和故障，也不能知道是煤矿机電设备的哪个部位出现了问题或故障。使用能量算子解调频谱的办法仍然需要相关人员再次进行实验或分析。要解决这个问题，依然需要进行大量的模拟实验，实验室和设备需要和真实的生产情况相同，这样才能够保证实验结果的准确性，实验人员要有高度的责任心和专业知识储备，在实验的过程中，一定不能只有实验人员，要有检查人员在里面负责观察，不能让实验结果出错。

3能量算子在煤矿机电设备的故障诊断方面的问题和发展前景

能量算子的引入对于煤矿机电设备的故障诊断和问题分析有着十分积极的影响，但是同时也存在着一些问题。

3.1能量算子在煤矿机电设备的故障诊断方面的问题。

能量算子在工程领域的应用十分广泛，特别是在与能源相关的领域。能量算子在煤矿机电设备的故障诊断和问题分析上的应用已经算是重要革新，然而还存在着一定的问题。首先，要想应用能量算子，利用能量算子对数据进行分析研究，需要具备及其深厚的物理和数学知识储备，这一点很难做到。单从这一点来看，这个行业是缺乏人才的。现在很多人会选择相对更轻松的专业进行学习，而如果选择了相关的专业，能否学好也是个问题。要想学好晦涩难懂的数学和物理，需要一个人有极大的耐心和品质，这绝对不是能够轻易做到的。所以，能量算子在煤矿机电设备中的故障诊断和问题分析能否继续深入下去也需要我们深思。

3.2能量算子在煤矿机电设备的故障诊断方面的发展前景。

能量算子在煤矿机电设备的故障诊断方面存在一些问题，但前途并不是不光明。虽然这一方面的知识储备很少有人能够达到，但是能够耐得住寂寞的人也有不少。有人喜欢热闹，不愿意去往深处钻研知识。也有人能够沉淀自己，在知识的领域不断钻研。这样的人一定可以为能量算子的应用做出巨大的贡献。另外，国家和政府也要对这一方面提起重视。一旦国家和政府对这一方面的重视度提高，积极倡导相关专业的就业，提高专业福利，这样就会有更多的人对这个方面重视起来。这样一来，这一方面就会有很大的发展。人才是发展的动力，相关的人才越多，这一领域的发展就会越快。

4结束语

在发展的大潮中，任何事物都会得到相应的发展，煤矿机电设备也是一样。能量算子被引入到煤矿机电设备的问题分析和故障诊断中这一动作，是一个重要的改革，大大降低了煤矿机电设备的故障诊断和问题分析的难度和工作量，节约了大量的人力物力财力，这不仅提高了工作效率，也大大提高了资源利用率。将各种先进技术结合到一起进行应用，一定可以使工作更加简单。

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作者简介：李浩然，1989年12月，男，汉族，内蒙古赤峰人，助理工程师。