随着我国科学技术的发展,煤矿开采方式逐渐由传统普通炮采向全机械化综合开采方式转化,如在我国山西、内蒙古、陕西等地已经实现煤矿全部机械化开采。因此机电系统在煤矿运行中的地位越来越重要。然而机电设备在实际应用过程中的故障率居高不下,科学合理的评估机电故障仍是一个棘手的问题。目前在系统诊断机电设备的故障时,由于设备运行过程中所反映出的故障特征参数(如振动、发热、杂音多、噪声大、压力不稳定等)具有一定的随机性和主观性,因此不能科学准确地得出诊断结果。此外由于参数的随机性和模糊性,机械故障特征参数与设备运行状态不能很好的对应起来,且设备从正常运行到完全故障存在一个循序渐变的过程,这样就会导致对故障诊断的多义性,因此有必要采用模糊数学方法对煤矿机电设备的正常运行状态和故障状态进行科学评估和诊断,以期为我国煤矿机电系统故障诊断提供一定的指导意义。
1煤矿机电设备危险源
危险源是指可能会造成重大经济隐患、健康隐患、财产设备损失隐患和人文环境破坏的根源和状态。在煤矿机电系统中,由于煤矿开采的复杂性和地质资源的多样性,煤矿机电设备危险源具有多样性、复杂性、潜在性以及人为可干涉性。因此在采取合理的评估算法来进行安全性评估时需要对煤矿机电所有的危险源进行归类和划分。在煤矿提升系统中,根据煤矿事故中的统计可以得出常见的事故有:在提升过程中,拉锁断开;拉锁过卷及工作人员蹲罐而导致设备损坏以及人员伤亡;正常提升过程中时提笼突然卡住或者急速下降或者上升;由于管理工作人员操作失误,如信号工发错误信号所引起的设备坠毁和人员伤亡。通过分析以上所有危险源及结合以往煤矿机电设备的事故案例分析可知煤矿机电设备故障主要原因是:①提笼的钢丝绳索刚度和韧度不达标,罐笼快速上升或者下降时,使钢丝绳索局部应力集中从而导致绳索断裂、罐道不符合规程、绞车的动力不足、挡车设备不达标或者出现破裂损坏、罐笼以及连接设备出现人为损坏;②安全防护设备不成体系,比如没有罐笼连接设备、挡板设备、防坠设备和缓冲设备,相关辅助设备失灵或失效;③管理不到位,相关工作人员失责以及违规操作;④对设备相关重要和辅助设备检修不及时。在井巷工程提升过程中还存在着以下常见事故:若煤矿巷道为斜井,那么在提升过程中绞车迅速跑车、掉车就会毁坏机械设备和伤人。该事故在提升系统中占据着较高的比例,产生的原因主要有:①钢丝绞绳的抗拉强度和韧度不符合国家标准;②在运行过程中时,将连接装置过早的下放或者没有进行连接;相关制动设备出现损坏或者失灵;③操作工作人员操作失误或者由于不认真负责等主观原因造成跑车;④相关放倒车或者跑车设备不符合规定,安装设施出现失误以及设备运行过程中的突然卡顿和损坏;⑤相关领导对防止倒车的管理不到位和不重视;在提升时车辆数量、车辆载重、车辆连接装置数量均未达到行业标准;⑥煤矿三大规则没有严格进行实施和贯彻落实,如行人时不提升设备,在提升时不行人的规定。
2煤矿机电系统中的主要安全问题
由于煤矿工作环境的特殊性和危险性以及劳动强度大和工作酬劳收入及待遇低,这样就会导致严重缺乏高素质高质量的人才,并且也会使熟练和高素质人才严重流失。相应的人才储备和人才梯队建设得不到有效的补充和培养。再者由于煤矿企业往往建立在较为偏僻的地域,远离高等科研院校,因此教育培训不能很好地进行或者由于教育培训形式不系统、枯燥单一还会导致培训效果不佳,形式主义横行,这样就会导致教育培训大打折扣,给实际操作带来了极大隐患。此外在实际操作过程中,由于操作工作人员防患意识低,技术不熟练,文化素质较低,往往对安全隐患和设备损坏得不到充分预防和重视;煤矿相关责任人员在进行督查和例行检查时,往往会责任缺失,抱着侥幸的心态对待本职工作。在实际操作工程中,工作操作人员往往缺乏主人翁的精神,很少亲自去检查电源开关是否漏电、机电设备是否运行正常、防护和保护设备是否准备到位;在主要的生产工作面详细的'生产资料和设备维护资料非常缺乏,如开采和掘进工作面、机电供电房等出现的生产问题和突发紧急问题的归纳和汇总得不到重视和监督,管理人员和领导对出现的问题的解决措施、整改督查落实不到位;由于熟练工作人员的缺失以及管理规程不系统不详尽,加上机电系统在煤矿中应用非常密切,应用范围非常广泛,但是在煤矿企业中操作人员往往采用随机抽查的形式对机电系统隐患进行调查,这样由于事物的随机性往往缺乏全面性,可能就会造成一些机电隐患和设备故障难以发现;在深入工作现场进行实际检查时,由于工作人员在对问题的认识上和理论知识上有一点的偏差,而且由于现行的操作规程和三大规程中对督查程序和调查标准并没有进行详细的说明和展示,这样在实际工作中可能会造成一定的主观性判断错误,并且也会使煤矿机电设备隐患造成漏报,因此这些原因最终就导致机电设备隐患问题的研究不深入、不彻底。根据调查统计煤矿机电设备的使用情况可以发现,资金的投入由于不到位等问题,煤矿机电设备比较陈旧,老化现象非常严重,一些设备已经超过行业规定的年限。如在机电设备中的绞车、排气扇、耐高压高温设备和开关等虽已超过服务年限,但是仍然在煤矿中广泛应用。再者由于生产任务和生产目标的压力,煤矿企业只重视生产,将所有的精力和关注放在煤矿开采上,而相关领导班子对设备的保养和维修缺乏重视。在机电设备的维修政策中仅仅对设备进行相应的监测和记录,而对设备的保养和维护并没有付诸于行动;为了对机电系统进行有条不紊的管理,国家依法对煤炭企业下达了煤矿机电系统管理使用制度以及煤矿三大规则,而在实际情况中,煤炭企业并没有将相关政策进行贯彻落实,也没有建立相应的考核和评价指标制度来对操作人员进行考核;一些煤炭企业中虽然建立了考核制度,但由于领导班子对其不重视,往往会走过场,这样就导致实际工作情况混乱不堪。