礦山機械設備故障診斷與監測方法研究

徐 寶，劉 成

（武威職業學院，甘肅 武威 733000）

在國家《安全生產法》的約束下，絕大部分礦山企業實現了安全技術改造，礦山的機械設備已經由傳統的簡易實用型升級成為了安全保障型，向著本質安全的目標邁進近了一步。在此背景下，對于礦山設備的故障診斷與監測方法需求愈加迫切與嚴格[1]。礦山機械設備多為井下作業，因此其操作的活動空間范圍十分有限，且工作環境較為惡劣，導致設備故障頻發。加之礦山生產的獨特性質，決定了人員與設備長期處于工作空間狹小、粉塵量大、濕度高的惡劣環境當中，對于設備出現故障時的及時處理也帶來了巨大的挑戰。特別是在近幾年礦業生產規模逐漸擴大，礦山機械設備也逐漸大型化、機電一體化，導致其性能和操作復雜程度也在不斷的提升，系統可靠性降低，對于其故障的診斷也更加困難[2]。在此背景下，仍然沿用傳統的故障診斷方法很難滿足現在對設備維修質量的要求，可能會造成礦山機械設備在施工的過程中出現頻繁的停工狀態，嚴重影響礦山的生產進程，有必要設計采用新技術的故障診斷方法與監測方法。

1 礦山機械設備故障診斷

通過研究礦山機械設備的歷史數據，發現潤滑油欠缺和振動是導致設備故障的常見原因，因此從這兩個方面入手，探討解決辦法。

1.1 潤滑油診斷方法

在礦山機械設備的生產運行中，從潤滑油的使用情況可以反映出機械設備的零部件的磨損類型、故障的部位和故障程度，工人可以通過這些診斷的信息做出相應的處理。潤滑油診斷可以采用油樣鐵譜分析法，能夠在現場快速便捷的診斷出潤滑油的缺陷。操作流程為：將機械設備上使用的油樣稀釋到玻璃載片上，再將載片通過一個具有強磁性的磁場[3]。由于磁力的作用，會讓不同大小的磨粒在磁場中的分布距離不同，因此可以根據油樣中磨粒的沉淀情況對機械設備的磨損程度進行準確的診斷。由于這種檢測方法可以為工人提供具體的磨損殘渣數目、顆粒數、成分以及形態這四種參數，因此通過對參數的具體分析及處理，可以更加準確地診斷出機械設備的磨損程度。

1.2 振動診斷方法

不同的機械設備在生產運行的過程中會出現不同頻率的振動，因此還可以通過對振動信號的采集和分析，判斷礦山機械設備的故障問題。當礦山機械設備出現故障時，所產生的振動幅度會增加，設備上的零部件的磨損程度也會隨之加劇，零部件的表面會產生剝離脫落的現象，也會加劇機械設備的振動頻率與幅度。同時，機械設備還有可能由于微小的振動而使設備內部的結構發生共振，讓設備的運行狀態不斷的惡化。因此可以利用機械設備的這一特征對礦山的機械振動進行診斷，分析其中包含的故障信息，并將可能產生的故障問題一并分析出來。

2 礦山機械設備安全監測方法

2.1 監測環節

首先是故障診斷，礦山機械設備安全監測方法要結合上文提出的故障診斷方法進行，故障診斷方法是實現監測以及預警的前提條件。機械設備在生產運行的過程中，一旦出現了異常情況，要及時且準確的對故障的性質、故障部位、故障原因等進行采集，從而給出相應的指導性措施。

其次是系統監測，由于礦山機械設備需要具備長期、穩定的運行能力，因此要對機械設備進行長期的實施檢測，當機械設備運行時，系統要具備對各種監測指標的實時并準確的監測功能。并且系統要具備對圖像的顯示功能，當系統對機械設備的運行進行監測時要將監測到的數據信息進行實時的顯示，并將其以圖像的形式直觀的表現在系統的顯示器當中，同時也要將報警信息顯示出來，方便管理人員對其進行監測。圖1為礦山機械設備監測系統。

圖1 礦山機械設備監測系統

2.2 監測參數的選擇

礦山機械設備安全監測方法的效果會受到監測參數的影響，在其他相關條件不變的情況下，若選擇的監測參數合理，則可以有效的提升監測方法的準確度和可靠性。反之，若選擇的監測參數不合理，則會影響整體的監測結果，更會造成故障設備沒有及時找出而帶來巨大的安全隱患。因此礦山機械設備安全監測方法應當選擇以下幾組參數作為監測方法的監測指標。

針對機械設備的運行狀態的監測，以提升機為例，應當選擇提升機的運行速度以及鋼絲繩的滑動量為監測指標。提升機的運行速度是設備能夠正常運行的重要參數之一，可以利用角速度傳感器設備對其速度進行測量，將獲取到的角速度轉換為線速度，但由于礦山生產中的提升機屬于多繩摩擦式，因此還應當將鋼絲繩的滑動量作為監測指標。事先將允許范圍內的鋼絲繩最大滑動量進行標定，一旦設備超過了規定值，報警設備應當立即做出反應，這樣不僅可以提高監測方法的準確率還可以避免提升機的檢測速度出現虛假正常的現象。

再以主通風機為例，制動系統是主通風機設備正常運行的保障之一，通過選擇影響到制動效果的制動盤、液壓油等容易受到損壞的零部件實現對制動系統的檢測。其對應的參數包括制動盤偏擺量、制動油溫等，這些數據可以更好的反應主通風機設備中各個零部件的磨損情況和運行狀態。

3 結論

礦山機械設備對于礦山的生產運行具有十分重要的意義和作用，一旦機械設備出現故障將會對礦山企業的生產造成嚴重的影響。因此礦山企業要嚴格按照相關規定，加強對機械設備的管理和維護，以此減少設備出現故障的概率，保持礦山生產的平穩運行，同時還要加強對設備的監測力度，一旦發生故障要及時的做出相應的處理措施，為礦山企業的發展提供良好的環境。