采煤机是综采工作面的主要设备之一，高产高效综采技术的迅速发展，迫切要求采煤机具有较高的可靠性和良好的动态特性，因此，探索相关的理论体系和研究方法，研究采煤机的动态特性十分必要。虚拟样机技术是当前设计制造领域的一项新技术，提供了一个研究采煤机动态特性的有效途径，将虚拟样机技术引入到采煤机设计中，通过运动学、动力学仿真分析采煤机的故障与保护。
采煤机在实际生产中，工作环境十分恶劣，在运转过程中，受到来自煤、岩石等巨大的冲击载荷，同时还受到煤尘、水雾等其他方面的污染。实际工作中，采煤机油液经常受到污染，导致采煤机的液压元件和机械零件过早磨损，导致采煤机故障停机，造成整个生产过程的停顿，影响生产，因此需建立一整套完整的故障监测诊断系统来准确描述采煤机的运行状况，并及时地对故障进行诊断和预警，用以增大采煤机的开机率，提高采煤机的可靠性和运行持久性是提高工作面高产、高效的有力手段。
潞安煤矿现采用多为电牵引采煤机。电牵引采煤机常见的故障有：1、液压系统故障，2、机械系统故障，3、电气系统故障。在这三大系统故障中，液压系统故障较为突出，也是故障点多，不易查找和延时诊断。在生产中，工作环境很差，不宜将液压系统拆开检查，因此对液压系统实行科学监测是发现问题及能及时查找故障点是十分必要的。液压系统中，油泵故障常常是油液受到污染进入了杂质。系统的控制阀动作失灵、卡阻、移动不到位引起系统压力失衡。对油箱的油温、油质及压力进行监测并及时告知是杜绝以上液压故障的最佳途径。1、监测各系统部分温度、压力和流量，按液压系统各部分功能元件的分布设置温度和压力测量点。这样可通过温度、压力值查得故障，准确判断故障点。在电牵引采煤机液压系统中设有压力继电器、压力继电器设定压力为1.5MPa，连接在液压系统低压回路，液压系统低压回路的压力由低压阀控制设定为2MPa，低压油是提供释放包匣和液控电磁阀的压力阀。当系统压力过低，低于1.5MPa时，不能释放的包匣，牵引困难此时压力继电器动作，采煤机停机。故障可通过液晶显示屏显示，为维修人员提供最直接有效的故障查找途径。
2、对油样的监测可知系统污染情况，以便及早采取措施，保证系统正常工作。在液压泵箱前端装温度表和真空表，可有效地观察液压油温度和过滤器的情况，当真空表读数大于200mmHg时，粗过滤器发生堵塞，此时应清洗或更换过滤器。油温升高至75度以上时，液压油就会氧化变质，此时应查找冷却系统是否无水或压力较低，冷却效果不好。
在机械故障中，联接松动会引起载荷的分布发生变化，从而导致某些部件承受了不该承受的载荷而发生损伤或断裂。因此在安装及使用过程中，对需要紧固的部件必须紧固可靠联接，保障整机在运行中的安全可靠。采煤机机械故障较为突出的是个传动齿轮列和轴承。传动齿轮磨损或损坏往往有不同程度的发热，引起温度升高，对传动箱体轴承和油温的监测能及时有效地了解各传动部的优劣，为诊断故障提供有效的证据。也能为及时发现问题杜绝重大事故发生起着十分重要的作用。对牵引部轴承油脂量的监测，轴承油脂的注入量为有效空间1/2——2/3为宜，但在实际生产中，井下工人害怕失脂导致轴承损坏每班检修必注油脂，导致轴承油脂注入量过多、充填过盈，轴承在工作运行中阻尼增大，而发热也是导致轴承失效的原因之一。对轴承油脂量和温度的监测为检修工提供科学的维护准则是保证轴承有效运行的最有效的方法。
3、交流电牵引采煤机的监测与保护主要由监控中心的主控器和辅控器组成。主控器对整机进行控制和监测。主控器采用工业可编程控器，对整机进行控制（930 600采用FX2N-48MR.700WD用FX2N-32MR）即PLC辅控器提供采煤机整机控制所需要的各种形式和等级的电压及信号。
监控中心通过对截割电、牵引电和油泵电机实时数据的采集，分析判断实现恒功率采煤的自动控制，即牵引速度自动跟踪截割电机的负载。
当截割电机的负载较轻时，牵引电机加速运行到设定速度，当截割电机满载时，由于电机电流超过电流极限（可设定的）使牵引减速，当其在一定的允许时间内电流仍不下降。负载超过115%IC时，停止牵引达到保护目的。
各个电机变压器的温度、电流保护和监测信号及液压油温、压力、流量、摇臂倾角等信号，变频器的过流、过压等监测信号与控制指令，送给主控器，主控器利用微电脑技术及专家系统，把实时数据库理论和相关的现代控制方法融合在一起，把采煤机各方面送来的信号状态，数据进行处理与分析，主控器将其分类处理后，一方面送给显示屏进行状态指示，另一方面参与过程控制。
1、电缆接地故障的保护
控制中心和变频装置，在运行过程中，时刻监视电缆的连接状态，监测各个电机电缆和对地故障。判断其运行是否在变频装置的输入端的零序电流互虑器，对接地保护泄露电流的监测。一旦判断有接地故障，传动立即停止，截割及油泵电机的绝缘值一旦下降到保护值和接地，整机立即断电。
2、电机和变压器的过温，通过PT原件的测量（在电机绕组和变压器的铁芯上附着）当超过设定值时，保护动作自动断电（125度）。
3、对液压油的压力和温度监测，给出报警信号。
4、给出摇臂的倾角和高度指示。
5、变频装置供电电源缺相和监测保护，牵引变压器输出400V电源给变压器供电，当某种原因造成变频装置的电源缺相时，其内部的输出缺相保护电路，就通过监测中测电路的脉动增加。未判断给出缺相保护信号，由主控器发出指令变频器装置停止牵引或拒动，显示屏显示故障信息。
采煤机在煤矿生产中有着举足轻重的地位，它是各集电子电气机械、液压传动为一体的复杂系统，科学有效的监测为维护人员提供有效的数据，是减少人力、财力消费、提前发现故障隐患于未然，提高采煤机，工作系统效率，增加生产。采煤机对我们在教学中也是十分重要的。
（作者单位：潞安职业中专）