煤礦地面機械缺陷檢測技術的應用

摘 要：煤礦地面機械煤礦生產系統的重要組成部分，煤礦地面機械主要包括地面提升機械系統、運輸系統、排矸系統、選煤系統等，地面機械系統的一個特點是機械系統復雜，容易發生機械故障，給煤礦生產帶來安全隱患。文章介紹了一種煤礦地面機械缺陷檢修技術的特點、作用及其應用推廣。

關鍵詞：煤礦生產；地面機械；無損檢測技術；缺陷檢測技術

煤礦生產包含兩大生產系統，即井下和地面，這兩大生產系統的一個具體而明顯的共同點就是它們都是通過數量眾多、結構復雜、運行有序的煤礦機械來進行的，煤礦地面機械是煤礦地面生產安全運行的關鍵，加強煤礦地面機械的維護保養對于保障煤礦地面生產系統的安全、高效具有重要的現實意義。在煤礦機械的維護保養中，機械故障檢測技術的先進與否則直接決定了煤礦機械的維護保養水平。

無損檢測技術是在不損害或不影響煤礦地面機械使用性能的前提下，采用射線、超聲、紅外、電磁、滲透及渦流等原理技術對煤礦地面機械或部件進行缺陷、故障參數的檢測技術，采用該技術能快速對機械的缺陷進行定位、對故障性質、類型、尺寸的分布、變化及時作出判斷和評價。機械設備的無損檢測技術涉及多學科、多領域的知識和技術，是機械缺陷、故障檢測技術的發展趨勢。

1 無損檢測技術的特點

1.1 檢測方法的多樣性

無損檢測技術融合了多領域的先進技術，應用于國民經濟多個部門機械設備的檢測。無損檢測技術檢測方法眾多，其中美國國家宇航局認可的就達到70多種，其中主要的有目測檢測（VT）、超聲檢測（UT）、射線檢測（RT）、磁粉檢測（MT）等。同時，這些方法可以依次使用在同一機械設備的檢測上并且不會對檢測結果相互干擾，具有良好的互容性。

1.2 檢測過程的非破壞性

由于煤礦機械設備大多笨重而且結構復雜，異地檢修和拆卸檢測都不太現實，無損檢測能在不破壞并保持機械設備構件完整的情況下借助機械材料的物理屬性發生變化的信息來對機械缺陷或是故障情況進行判斷。

1.3 檢測數據的可比性

無損檢測技術不僅可以對機械設備的缺陷、故障現狀進行檢測，還可以根據檢測數據對機械運行對故障的累計影響進行比較，從而對結構的失效機理進行分析，找到結構的改進方法。

1.4 檢測程序的嚴格性

煤礦機械無損檢測的嚴格性體現在兩個方面，一是無損檢測需要使用專門的精密、高科技儀器進行，保證檢測儀器使用的嚴格性；二是無損檢測一般由專門的技術人員進行，并按照嚴格的操作規程和表準來進行。這兩點保證了檢測結果的嚴謹性。

1.5 檢測技術的延伸性

通過煤礦機械的無損檢測結果，可以對機械具體缺陷、故障原因進行分析，例如如果是機械產品部件的鑄造、沖壓、切割等加工工序的原因，可以加大對這些工序的質量監控來盡量避免缺陷、故障的發生。同時，無損檢測技術可以實現對機械設備的重要部件進行持續診斷檢測，對其使用壽命進行科學評估，進而對部件進行針對、有效的維修、保養，避免過量維護、不足維護。

2 無損檢測技術對于煤礦地面機械檢修的重要作用

煤礦生產正向著機械化、規模化、自動化發展，機械設備越來越大型化、復雜化，給煤礦機械的維護保養帶來現實挑戰，而煤礦地面機械的安全又是煤礦安全生產的重中之重，如何將機械故障消滅在萌芽狀態以及在故障發生時能迅速組織維修、保障煤礦生產的正常運行成為煤礦地面生產的關鍵。同時，煤礦地面機械面臨嚴峻的工作環境，惡劣，噪音、粉塵、煤灰等污染嚴重，對煤礦機械的安全使用形成嚴重威脅，對機械缺陷、故障的檢測造成技術上的困擾。

無損檢測技術通過使用不同的先進檢測方法，可以對煤礦機械設備進行及時檢修、排除故障隱患，極大提高了維修效率和生產效率。無損檢測技術對于地面機械的工作環境具有很強的適應性，惡劣的環境對機械缺陷、故障的檢測結果幾乎沒有影響。最后，無損檢測技術能夠及時、準確檢測出機械缺陷、故障部位，并對機械的失效部位定位，提前檢測到機械故障的可能發生，避免生產安全事故的發生。

3 無損檢測技術在煤礦地面機械設備檢測中的應用

無損檢測技術在煤礦機械的缺陷和故障檢測中應用極為廣泛，特別是在煤礦地面機械的缺陷、故障檢測中。

首先需要對待檢機械設備中的軸、齒輪、變速箱等部件的材質、加工、成型以及缺陷或故障的可能大小、部位進行技術分析，從而確定采用那一種無損檢測技術方法。接著是針對缺陷、故障的分析結果，具體應用無損檢測方法。例如對于轉動軸和動力軸的內部缺陷，一般采用A型脈沖發射超聲波探傷儀；對于機械設備焊接處出現的細微開焊、應力損傷等可以采用滲透探測或是磁粉探傷技術進行檢測等等。同時，根據缺陷或故障的部位不同，也要對無損探測技術進行區分，例如內部缺陷可以采用超聲、微波、聲發射、射線、種子照相來進行探測；對于近表面的缺陷一般采用渦流、磁粉檢測方法；而對于部件表面的缺陷，盡量使用磁粉、滲透、渦流、超聲、紅外、聲全息、光全息等探測方法。另外，針對不同厚度的部件，也需要對探測方法進行科學選擇，這樣才能更好的發揮無損檢測技術的優勢。下表是不同厚度部件無損檢測方法的選擇參考：

4 煤礦地面機械缺陷檢測的其它技術及發展

機械設備缺陷檢測的技術方法眾多，需要針對不同缺陷、故障類型選擇不同的技術方法。煤礦地面機械設備的故障檢測技術出了無損檢測技術之外，以下幾種技術檢測方法也經常使用。

4.1 基于系統數學模型的故障檢測技術。這種方法通過構造觀測器模擬出系統輸出，然后將得到的輸出值與系統輸出值進行比較，從而得到客觀、準確的機械故障信息。

4.2 基于非模型的機械故障檢測技術。這種方法基于不同的故障信息來源建立起相對應的故障檢測方法。例如利用機械系統輸出可測信號處理與故障源的相互關系來檢測故障、利用機械設備特定事件或是不希望事件與它的各子系統或各部件故障事件之間的故障樹對系統故障形成的原因做出詳細劃分圖、利用神經網絡原理實現對結構復雜、性能各異的大型煤礦機械進行故障檢測、分析、診斷等等。

隨著煤礦機械設備所配置的傳感器的精密化、多維化，針對機械設備的檢測技術模型也越來越多元化，機械設備的檢測技術朝著自動化、數字化、智能化和綜合化發展。通過提升傳感器及檢測儀器性能，可以有效提升機械設備檢測技術的精準度；通過將檢測技術和信號處理技術結合，將檢測中接收到的非平穩信號通過小波分析從而提取故障更詳細的特征……特別是隨著遠程網絡控制技術的發展，機械設備的故障檢測與煤礦基于網絡的遠程故障診斷與檢測系統緊密聯系在一起，對各種檢測技術的檢測數據處理能力提出了新的挑戰。

5 結束語

煤礦地面系統作為煤礦重要組成部分，地面機械設備的安全運行直接關系到煤礦生產的安全。煤礦地面機械具有大型化、精密化、自動化等基本特征，加強對地面機械的檢測維修是保障煤礦地面生產的關鍵。無損檢測技術作為主要的機械設備缺陷、故障檢測技術在煤礦中得到了廣泛應用，隨著機械設備智能化、自動化技術的進一步發展，相應的檢測技術也必須進一步提升，才能適應煤礦安全生產的需要。

參考文獻

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