礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)及保養(yǎng)過程分析

馮錦強(qiáng)

（廣州市江弘航空器材有限公司，廣東 廣州 510080）

金屬零件作為礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備中最主要的部分，其結(jié)構(gòu)質(zhì)量直接決定了礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的使用壽命[1]。為保證礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備金屬零件結(jié)構(gòu)的安全性，定期對礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)是必不可少的。在我國，針對礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)及保養(yǎng)方面的研究十分普遍，但大多數(shù)設(shè)置的維護(hù)及保養(yǎng)項(xiàng)目都屬于初級階段，包括：檢查金屬零件結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變形以及金屬零件是否存在銹蝕，盡管通過以上項(xiàng)目能夠?qū)饘倭慵鸬揭欢ǖ谋Ｗo(hù)作用。但在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，即使是保養(yǎng)后的金屬零件仍存在一定的安全隱患，需要進(jìn)一步的維修與保養(yǎng)。針對傳統(tǒng)金屬零件維修與保養(yǎng)過程中存在的問題，提出礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)及保養(yǎng)過程分析，致力于從根本上提高金屬零件的安全性能，為礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的良好有序發(fā)展提供參考。

1 礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)及保養(yǎng)存在問題

在礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)及保養(yǎng)過程分析中，首先分析現(xiàn)階段礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)及保養(yǎng)存在問題，本文從維護(hù)及保養(yǎng)兩方面入手，先較為籠統(tǒng)的分析金屬零件維護(hù)及保養(yǎng)過程中存在的主要問題，具體內(nèi)容如下文所示。

（1）礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)制度不健全。以往針對礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件，一味地提高礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件的運(yùn)行效率，導(dǎo)致金屬零件的損耗加大，極大程度上制約了礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的使用性能。由此可見，目前對于礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備金屬零件維護(hù)的重視程度不足，導(dǎo)致礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)制度不健全。

（2）礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件保養(yǎng)意識淡薄。針對礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件保養(yǎng)方面，未形成良好的保養(yǎng)意識，缺乏定期的專業(yè)化保養(yǎng)流程[2]。礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件保養(yǎng)是一個(gè)長期的過程，不是一蹴而就的，因此，僅在金屬零件故障發(fā)生的時(shí)間范圍內(nèi)保養(yǎng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須建立礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件保養(yǎng)意識，從日常角度出發(fā)，最大限度上延緩金屬零件發(fā)生故障的周期。

2 礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)

（1）基于故障預(yù)測的金屬零件故障診斷。在礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)過程中，需要提取礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件狀態(tài)數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為同一種數(shù)據(jù)格式后，基于故障預(yù)測對金屬零件進(jìn)行故障診斷。本文主要采用金屬零件故障診斷專家?guī)臁⒋髷?shù)據(jù)分析技術(shù)，對采集到的金屬零件運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行識別、處理，利用（FTA）將故障參數(shù)與普通運(yùn)行參數(shù)區(qū)分，從而實(shí)現(xiàn)對就故障問題的預(yù)判和診斷。根據(jù)不同的金屬零件故障數(shù)據(jù)，劃分金屬零件故障類型。在判斷金屬零件故障狀態(tài)后，從而實(shí)現(xiàn)對金屬零件故障的綜合診斷，模糊聚類算法公式如下：

公式（1）中，C(x,y)表示為礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件診斷過程中運(yùn)行狀態(tài)條件參量；(xi,yi)表示為金屬零件結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)；S表示為金屬零件運(yùn)行出現(xiàn)故障狀態(tài)時(shí)的變化系數(shù)。通過模糊聚類算法得到的計(jì)算結(jié)果，將金屬零件安全狀態(tài)等級模糊劃分后，還應(yīng)當(dāng)通過逐步聚類的方法再次將金屬零件的運(yùn)行參數(shù)劃分為中、良和優(yōu)，三種運(yùn)行狀態(tài)，完成對金屬零件的故障分類，再根據(jù)分類結(jié)果選擇對應(yīng)的維護(hù)方法解決電梯故障問題。

（2）預(yù)判金屬零件安全使用時(shí)間。完成對金屬零件故障診斷后，為了確保故障不會威脅到礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的使用壽命，本文采用Back Propagation算法預(yù)判金屬零件安全使用時(shí)間，針對不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別對其預(yù)判能力進(jìn)行訓(xùn)練。根據(jù)礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)金屬零件的參數(shù)變化，給出確定的權(quán)值和閾值，從而得到更加準(zhǔn)確的預(yù)判結(jié)果，新的閾值即為安全使用時(shí)間。由于本文選擇的監(jiān)測診斷數(shù)據(jù)均為時(shí)序數(shù)據(jù)，因此在對礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件進(jìn)行故障診斷時(shí)可將金屬零件任意時(shí)間段內(nèi)連續(xù)的樣本監(jiān)測數(shù)值作為輸入節(jié)點(diǎn)，將第一次監(jiān)測數(shù)值作為輸出值，并進(jìn)行對安全使用時(shí)間的預(yù)判。根據(jù)本文上述得出的三種聚類結(jié)果，計(jì)算聚類結(jié)果到聚類中心的實(shí)際距離，可劃分全新的預(yù)測金屬零件運(yùn)行樣本的運(yùn)行狀態(tài)的等級。當(dāng)金屬零件長期處于故障且無人員維修時(shí)，隨著運(yùn)行時(shí)間的變化，金屬零件的運(yùn)行狀態(tài)可增加為優(yōu)、良、中、差，四種診斷結(jié)果，最終進(jìn)入到金屬零件運(yùn)行危險(xiǎn)期。當(dāng)實(shí)際診斷時(shí)，金屬零件運(yùn)行顯示為“差”可直接報(bào)廢，本文主要針對金屬零件運(yùn)行顯示為“中”，則金屬零件此時(shí)進(jìn)入到維護(hù)階段，此時(shí)的時(shí)間間隔即為金屬零件監(jiān)測點(diǎn)到維護(hù)的時(shí)間范圍。

（3）補(bǔ)償?shù)V山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行金屬零件功率因數(shù)。在預(yù)判金屬零件安全使用時(shí)間的基礎(chǔ)上，不僅要平衡礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行供電電容器電壓，同時(shí)還要補(bǔ)償?shù)V山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行金屬零件功率因數(shù)。提高礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行金屬零件功率因數(shù)是提高金屬零件使用壽命的核心內(nèi)容。本文運(yùn)用靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置，通過投、切電容組的方式，使礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行金屬零件功率因數(shù)得到相應(yīng)的補(bǔ)償。設(shè)應(yīng)用靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置投、切電容組的計(jì)算表達(dá)式為K，則有公式（2）

公式（2）中，m指的是礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行電源基波角頻率；ω指的是礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行固有振蕩角頻率；h指的是礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行時(shí)流經(jīng)金屬零件的電流，單位為A；e指的是靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置的調(diào)控相應(yīng)時(shí)間，單位為s；a指的是使用靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置補(bǔ)償時(shí)的衰減系數(shù)。通過靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償?shù)V山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行金屬零件功率因數(shù)，從而起到維護(hù)金屬零件的效果。在此過程中，需要注意的是使用靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置投、切電容組時(shí)，必然會對礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備造成一定的干擾，加速絕緣介質(zhì)的老化速度，導(dǎo)致金屬零件損耗程度增加。基于此，為實(shí)現(xiàn)金屬零件降損，運(yùn)用靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置時(shí)要選用交流—直流變頻的方式投、切電容組，控制投、切頻率，從而降低對礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的干擾程度。并且，在此基礎(chǔ)上，還要額外增加一臺靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置，方便對礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備供電電容組的及時(shí)切換，保證電流能夠源源不斷的運(yùn)輸?shù)诫娙萁M中。靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置應(yīng)用的優(yōu)勢在于能夠保證在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行安全的投、切切換，當(dāng)?shù)V山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備供電時(shí)，靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置會第一時(shí)間啟動(dòng)，快速進(jìn)入到工作狀態(tài)當(dāng)中，代替供料設(shè)備完成工作。

（4）降低金屬零件的損耗。在礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)中，最主要的目的是降低金屬零件在礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的損耗，通過靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置，設(shè)其計(jì)算表達(dá)式為S，則有公式（3）：

公式（3）中，R指的是礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的負(fù)荷電流。通過公式（3）可知，礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的負(fù)荷電流越大，對金屬零件的損耗越大。因此，可以降低礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的負(fù)荷電流。為了使礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備能夠在節(jié)能降損的同時(shí)正常的運(yùn)行，需要在輸電線路中添加三臺或三臺以上的靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置，保證在礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)中礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)行。至此，完成礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)。

3 礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件保養(yǎng)過程

在分析礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)后，要想保證金屬零件質(zhì)量，定期的礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件保養(yǎng)工作也是必不可少的。為此，分析礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件保養(yǎng)過程，本文將礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件保養(yǎng)過程分為2點(diǎn)闡述，詳見下文。

（1）定期清理金屬零件。不同的金屬材質(zhì)的激光切割加工工藝和不同種類的油污都可能同時(shí)出現(xiàn)金屬零件表面，所以想要確保生產(chǎn)工藝流程的正確展開，就務(wù)必將金屬零件上的油污徹底清除。定期清理金屬零件主要是為了，提高金屬零件的抗腐蝕性以及抗磨損性，使金屬零部件保持良好的技術(shù)狀態(tài)和工作性能。通過環(huán)保溶劑型清洗劑，定期清理金屬零件，去除泥沙、異物、化學(xué)物質(zhì)，盡可能的減少其對金屬零件的損傷。通過定期清理金屬零件，進(jìn)而保證金屬零件的清潔度。

（2）及時(shí)置換金屬零件。考慮到金屬零件本質(zhì)上就是消耗品，在不斷使用的過程中，會出現(xiàn)不同程度的磨損。為此，必須重視對其的日常保養(yǎng)工作。本文采取及時(shí)置換金屬零件的保養(yǎng)方式，進(jìn)而保證礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件在保養(yǎng)過程中很容易被忽視，進(jìn)而導(dǎo)致金屬零件破損程度嚴(yán)重，制約礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的穩(wěn)定性能。因此，必須及時(shí)金屬零件，保證礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的穩(wěn)定性能。

4 結(jié)束語

通過礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)及保養(yǎng)過程分析，能夠取得一定的研究成果，解決傳統(tǒng)礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)及保養(yǎng)中存在的問題。由此可見，礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)及保養(yǎng)是具有現(xiàn)實(shí)意義的，能夠提高礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備金屬零件的使用壽命。在后期的發(fā)展中，應(yīng)加大礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)及保養(yǎng)力度。截止目前，國內(nèi)外針對礦山機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的金屬零件維護(hù)及保養(yǎng)過程分析仍存在一些問題，在日后的研究中還需要進(jìn)一步對金屬零件的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究，為提高金屬零件的綜合性能提供參考。