煤炭企業電氣設備故障識別及安全管理策略

么 娟

（唐山電力建筑安裝有限公司，河北 唐山 063000）

引言

科技進步推動時代的發展，尤其是先進新型設備的引入，成為企業提高生產力增加經濟收益的重要手段。用于煤炭生產的電氣設備也隨著時代的發展不斷推陳出新。電氣設備的維護與管理也很重要，能夠保證電氣設備正常并且高效的運轉，也延長了設備的使用年限，持續為企業創造價值?？茖W合理的電氣設備管理方法是企業發展的必要保障。

1 煤礦電氣設備故障原因

隨著煤炭企業電氣設備的科技含量越來越高，設備管理和故障維修的難度也與日劇增。在煤炭企業的日常生產經營活動中，電氣設備的維修與管理尤其重要，想要認真做好設備的維修與管理工作，首先就應該明確故障的發生點，然后針對問題展開后續的維護與管理工作，對癥下藥才能事半功倍。

煤炭企業電氣設備故障的原因主要有：

（1）設備過于陳舊

部分企業因為受到資金方面的限制，設備更新速度相對滯后，導致大量老舊設備還在一線堅持作業，因此在煤炭日常生產中就存在著很大的安全隱患。另外，大量陳舊設備的使用必然會伴隨著無休止的管理與維修工作，也需要大量的資金投入，企業更無力大范圍的更換新電氣設備。

（2）設備檢修工作沒有落到實處

煤炭企業生產環境復雜且惡劣，對于越來越精細化的電氣設備而言無疑是一種考驗，在適用過程中設備被磨損的幾率大大增加，因此就需要對其進行定期的檢查與維修，并且得到足夠的重視。但在實際作業中，負責設備管理和維修的工作人員多將注意力放在大型設備上，對于一些小型設備關注度較低，時間一長，故障日積月累便可能引發大的故障和隱患。

2 煤礦電氣設備狀態識別

鑒于煤礦開采等作業環境均在地下，危險系數較高，因此對電氣設備運行的安全穩定性也有極高的要求。作為精細程度比較高的電氣設備，一旦其中某一零件出現故障就很可能發生連鎖反應，導致其他部位出現運行問題，致使煤礦電氣設備運行驟停，嚴重者甚至引發安全隱患。一旦引發事故首先危及的就是礦井作業人員的生命安全。由此可見，煤礦電氣設備的正常運行與否即影響煤礦企業的經營收益又關乎著工作人員的人身安全，因此必須引起高度重視。對于運行中的煤礦電氣設備一定要做到實時監控，定時檢查，一旦發現運行故障必須立刻采取維修和管理應急措施，不可出現絲毫的馬虎和懈怠。

2.1 人工智能技術

互聯網與計算機技術的高速發展，令人工智能技術愈發成熟，其中在電氣設備中應用比較廣泛的有人工神經網絡、遺傳算法、模糊理論和專家系統等，多種應用方法均可在煤礦電氣設備中發揮出巨大的作用，以神經網絡的表現最為優秀，其不但自適應性強、收斂性小，而且具有極強的彈性拓撲功能，令信息的高速非線性運算得以順利實現。

2.2 煤礦電氣設備狀態識別原理

電氣設備在運行的時候都會發出工作信號，這種信號是對設備狀態的一種解讀，也為后續的管理和維護提供重要的參考依據?？紤]到設備工作環境的復雜性，需要分解設備信號，對其進行去噪處理，通過時域和頻域獲取信號特征然后轉換成系統數據，再將其傳輸到集成神經網絡當中。神經網絡中的子網絡會對信號的有效組合進行多維度狀態的判定，然后通過人機接口完成信息的輸出。神經網絡中的子網絡相互之間的相關性非常小，具有完全不同的訓練樣本，且對輸入特征向量沒有固定要求，不需要向量間存在相關性，非常適合電氣設備。

2.3 基于人工智能技術的煤礦電氣設備狀態識別方法

（1）設備振動信號特征提取

在日常作業過程中，煤炭電氣設備會產生振動信號，信號內的特征信息可以被提取出來用于識別設備當前的運行狀態，如圖1 所示。

圖1 設備振動信號特征提取過程

（2）基于集成神經網絡的狀態識別

電氣設備的管理與維護是煤礦企業日常工作中的重中之重，因此必須實時監測電氣設備的運行狀態，集成神經網絡的應用可以充分滿足上述需求。集成神經網絡可以被劃分成多個層級，各個子網絡之間無需過多關聯，對子網絡進行設定，使其能夠融合設備發出的振動信號相同的多種特征，以此來判別設備當下的狀態。如圖2 所示，是專門為煤礦電氣設備設計的串并聯混合模式集成神經網絡結構圖，該結構將神經網絡劃分為三個層級，目的是提高振動信號的識別精度，為設備的正常運轉提供更有效的保障。

圖2 設備狀態識別

第一層網絡主要負責提取煤炭電氣設備振動信號，完成信號處理與獲得特征數據任務，并進行相對狀態子空間的構建；第二層主要負責融合信號特征，從不同側面對設備狀態進行識別；第三層是對全部輸入到神經網絡的信號完成全局融合同時向上輸出，最終通過人機接口輸出信號識別結果。

3 煤礦電氣設備安全管理案例——以機電運輸設備為例

3.1 煤礦機電運輸安全的主要影響因素

影響煤炭電氣設備安全運輸的因素分為客觀因素和主觀因素兩種。井下特殊作業人員、礦井電氣設備操作人員因安全意識低和工作疏忽導致的違規操作，即為主觀因素；作業環境復雜且惡劣，環境的濕度、地質、空氣以及設備自身都存在著不同程度的安全隱患，即為客觀因素。但無論那種因素，其都有可能因為一些細小的差錯而引發無法預見的安全事故。

3.2 加強煤礦機電運輸安全管理的措施建議

（1）加強人員教育培訓，增強安全意識

人具有主觀能動性，也是安全影響因素中主觀因素的主體，因此想要提升礦井機電運輸設備的安全管理，就必須從人入手，定期對工作人員進行安全宣傳與教育，同時要求所有崗位的員工都熟練掌握電氣設備的操作技能，保證安全生產，打造出一支專業技能夠硬，安全意識夠強的優秀團隊。

除了安全意識，專業技能的培訓也不可缺少，定期有針對性的開展專項先進技術的培訓，為公司培養出一批專業夠硬的骨干型人才，工作人員的綜合素質提高了，礦井機電運輸系統的安全才更有保證。

（2）科學運用機電技術，優化設備管理

影響安全的客觀因素中，電氣設備自身狀況十分關鍵。通過先進的機電技術，規范機電運輸設備在正常作業過程中的執行標準，便能夠優先提升其安全水平。

關于煤礦電氣設備的日常管理與維護，可采取技術資料歸檔管理，為日常設備的維護與保養制定科學合理的計劃，同時將每次日常養護內容記錄整理在冊，做到一臺設備一存檔。檔案記錄要包括設備老化情況、更新損壞情況以及維修進度跟蹤等，為之后的工作提供可靠的參考依據；另外，管理過程中還必須明確安全規程和執行標準，不得隨意更改。

（3）強化運輸系統控制，保障系統安全

相較于普通電氣設備，除了自身的技術保障外運輸類電氣設備還有比較高的安全要求。以類似于綜采工作面的絞車作業為例，在其作業前必須對其全部按鈕、制動閘、材料、鋼絲繩、聲光信號燈、柱以及各個零部件等進行系統性的檢查，保證所有按鈕均開關順利，制動閘可正常開合，材料捆綁固定牢靠，鋼絲繩無生銹情況，信號燈使用正常，柱子牢固整齊等；絞車啟動前要進行信號的發射，同時正確判斷承載物品的高度與寬度，確保通行順利，一旦運行過程中發生貨物傾斜的突發情況，需緊急制動，避免安全事故的發生。

（4）完善通風除塵系統，改善作業環境

煤礦井下作業環境不僅復雜而且惡劣，因此必須盡可能改善環境條件，才能減少安全事故的發生。其中通風系統極為重要，過于潮濕的空氣會加速設備線路老化的速度，并且十分容易引起短路故障的發生；另外，井下空氣中二氧化碳和瓦斯的濃度相對較高，發生意外爆炸的幾率相對較高，綜合以上因素，井下通風系統的重要性愈加明顯。與通風系統相輔相成的是除塵設備，過高的塵埃含量不僅影響著作業人員的身體健康，還會阻礙機電運輸設備的平穩運行。

4 煤礦企業電氣設備管理的安全策略

4.1 突出重點管理

煤炭開采出來后，需要通過機電運輸設備將其轉運出來，因此這個環節顯得尤為重要。煤炭企業對安全生產事項都會進行非常嚴格的規定，例如，一個礦井必須配備三臺以上的水泵，其中兩臺是為了保證作業的正常運行，另外一臺作為應急備用。如此做法是為了保證一旦出現18 到24 小時極限排水作業時，不會因排水不及時引發安全隱患。此外，還要對水泵設備定期維護與檢修，評估其運行狀況，保證當井下突發透水問題是能夠采取應急方案，保證井下工作人員可以得到及時的疏散。與之類似的還有預防礦井電氣監管的防爆電氣設備的安全管理。

4.2 建立并完善煤炭生產中的電氣設備管理制度

完善煤礦作業中的電氣設備管理機制，采取“閉環管理”的模式，力求做到責任到人，在加強內部管理的同時努力改善井下工作環境，保證安全作業。具體做法可從三方面開展：一對用于煤礦生產的電氣設備進行定期管理和維護，提升作業人員的綜合素質，從意識上重視安全生產，從操作上實現安全作業；二根據煤礦生產的實際情況，制定固定周期的電氣設備檢查和維護工作內容，減少因設備故障觸發的安全隱患；三制定嚴格的獎懲制度，并且與工作人員的績效考核聯系在一起，使工作人員深刻意識到設備維護與管理是人人有責的事情，并且時刻不能麻痹大意。

安全生產必須落到實處并且將預防作為主要手段的重要工作內容?？茖W合理的電氣設備維護和保養制度，可以有效降低安全隱患，例如定時對設備進行清潔和養護，采取巡回檢查和交接班制度，隨時對設備的線路、作業項目和時間進行監控等辦法，都可以有效消除設備發生故障的隱患，保證安全生產的進度。另外，組織工作人員定期進修學習，增強專業知識，將安全生產銘刻在心里。

結束語

煤炭企業在合理更新換代陳舊電氣設備的同時，也要進一步加強對電氣設備的維護與管理，從降低企業生產成本投入和減少浪費的角度出發，通過科學合理的維護與管理措施延長電氣設備的使用壽命；深化安全管理的理念，讓所有從業人員從思想上產生足夠的安全意識，這樣才能有效避免事故的發生，給企業減少不必要的經濟損失，也保證了所有工作人員的人身安全。因此，必須科學規范的維護與管理煤礦電氣設備。