煤礦設備管理中機械故障檢測診斷技術的應用研究

?；⒚?，習曉，陳瑞，馬君

（1.陜北礦業公司，陜西 榆林 719000；2.陜煤集團神南產業發展有限公司，陜西 神木 719300）

在煤礦開采中需要大量的機械設備，機械設備的穩定運行是設備管理的重點。機械故障的發生、發展體現出普遍規律，但又體現出特殊性。作為工程技術的重要組成部分，機械故障診斷技術的應用為保證設備安全可靠運行創造了有利條件。

1 機械故障檢測診斷技術的概念

依據當前的研究與實踐，機械故障檢測技術可以細分為故障診斷與故障檢測。在當前的煤礦開采技術發展中，煤礦設備應用到的技術更加強調創新性、整體性、科學性，在設備檢測與故障排除中，將二者進行有效融合，才可以更好地發揮技術的應用價值。此技術在應用實踐中,對于煤礦設置中隱含的問題實施診判,此技術應用重點是對設備的振動特點進行檢測和判斷得以實現的。此外,在實施故障檢測診斷中,設備的其他參數，如溫度、應變、壓力、轉速也是重要因素。綜合考量各因素可以對故障問題進行準確判斷。故障檢測診斷包括了四方面的內容：（1）數據信號的采集；（2）特征信息的提??；（3）設備故障狀態的評價；（4）借助人工方式或智能檢測,對于缺陷進行干預。機械故障檢測診斷技術的實質就是對設備故障進行精準定位,在對故障進行分析綜合的基礎上，提出最合理的維修方案。

2 煤礦設備管理中機械故障檢測技術的應用

2.1 觀察法

在煤礦設備管理中，觀察法是對機械故障實施檢測時最常用的方法，此方法的利用是借助技術人員的以往經驗與機械設備曾發生的典型問題進行綜合判斷。比如，割煤機在長久使用后切割部分的工作效率會下降，原因是由于粉塵過量聚集引發的；設備傳動的穩定性下降，多是由于齒輪或軸承存在故障。觀察法多適合于各類中小型設備，對于大型機械設備，觀察法的應用存在局限性。如果大型設備使用中發生問題，現場缺乏拆卸檢查的工具時，首先要將電源切斷，結合設備的特點進行檢查，包括易發生故障的傳動系統與綜采系統等。如果沒有發現故障，要暫時停止作業，借助拆卸分析法等多種手段分析故障的實際情況，因此，通常在缺乏拆卸條件下不建議實施非專業檢修。

2.2 拆卸分析法

在煤礦機械設備發生異常時，拆卸分析法就算是對關鍵部分進行拆卸、測試等，以分析判斷故障發生的直接原因，為后續確定解決措施打下基礎。拆卸要求關閉設備的動力電源，人員穿戴好防護用品進行全面檢查，檢查內容包括各類導線的連接情況、絕緣情況，是否有短路、斷路等問題存在。比如，針對導線的檢查，如果發現導線外層發生焦化、軟化，可能存在短路，導致電流過大引發的。檢查線路連接的可靠性，可輕輕搖晃導線，模擬設備運行中存在的振動，如果線路發生脫落或連接不牢固，要進行固定，以提升其工作性。如果檢測線路外觀沒有缺陷，連接狀態良好，可以在關閉電源后逐段摸索，分析判斷線路內芯是否發生斷裂引發斷路問題。在煤礦機械故障檢測中，拆卸分析法被廣泛應用，但是，應用需要確保安全才可以實施。

2.3 參數分析法

參數分析法的應用是指結合設備當前運行中各類參數進行綜合判斷。通常來說，許多機械設備的工作參數處于一個可靠的范圍內，如果發現設備的某一參數超過了承受的安全值，可能會快速發生機械故障。參數分析法的應用基礎是有大量的運行數據，需要借助智能化的檢測手段作為輔助。比如，煤礦生產中常用的綜采設備，可以在設備變壓器中安裝溫度傳感儀。正常情況下，變壓器的溫度是相對穩定的，變壓器內芯如果發生了銹蝕、短路，設備的性能會下降，變壓器的溫度會在短時間內升高，借助溫度傳感器收集溫度數據，與正常條件下變壓器的數據進行對比，即可判斷故障的發生情況，及時采取措施處理。參數分析法的應用可以有效檢測故障的發生情況，但不能依據檢測結果診斷故障發生的原因，只能起到參考作用，具體的判斷還有賴于人的綜合分析。

2.4 模型分析法

模型分析法的應用類似參數分析法，也是通過故障檢測數據，區別在于，模型分析法的應用更依賴標準數據的獲取，即通過分析設備在常規工作條件下各類情況的發生，建立工作模型，用于綜合判斷設備的各類參數，這種方法的應用可以降低設備故障發生率。在設備的運行中發生問題時，也根據標準模型實施快速處理，可以降低故障帶來的影響。比如，針對割煤機割煤構件可以借助轉速，假定機電設備的安全轉速范圍為1500～1800r/s，在設備投入前進行反復測試，最佳工作狀態下的轉數參數為1600r/s，變動幅度為±50，可以將其作為標準參數，如果設備在運行中效率發生下降，采集轉速數據，如果數值低于標準值，可以初步判定是由于粉塵淤積引發的。

3 煤礦設備管理中機械故障診斷技術的應用

對于煤礦設備實施故障診斷時，要結合設備的工作條件與運行特點，如果礦井的環境特點、地下水的酸堿性、粉塵、振動、沖擊等各類因素，選擇合適的檢測方法，實施有針對性的診斷。診斷方法包括如下內容。

（1）溫度診斷。煤礦機械設備存在多個傳動機構，如果有故障發生，溫度會有異常升高現象，特別是運行中發生故障的機電設備，在故障發生前，設備溫度會持續升高。因此，機械設備維護人員在日常檢查中要注重觀察溫度值的變化，與正常溫度進行對比，如果發現機械設備的運行溫度與正常數值存在較大的差異，就要分析機械設備存在的隱患。

（2）振動監測。針對煤礦機械設備的運行，振動監測也是常用的診斷方法之一，此方法類似溫度診斷，可以應用于預防性維修。在設備巡檢中，可以借助簡易的診斷儀器進行監測。對于復雜設備，可以利用精密的診斷系統實施監測。簡易診斷儀器可以使用便攜測振儀，獲取機械設備運行中的振動信號，檢測該設備的運行狀態；精密診斷系統的應用多由專業檢驗維護人員定期針對某個設備進行細致監測，在具體的實施中，檢驗維護人員將采集的設備振動信號輸入到系統中，通過計算機軟件可以對數據進行分析，能分析出該設備的故障發生位置及原因。

（3）鐵譜檢測。在機械設備的診斷中，應用鐵譜檢測技術的時間較短，但體現出顯著的效果，也是當故障診斷最有效的方法之一。此方法的應用是借助顆粒定量儀。在實際的操作中，檢驗人員將高強度及梯度的磁場放置在混有磨屑的潤滑油區域內，使用特定設備吸出磨屑，并依據磨屑顆粒的粒度大小次序生成譜片，將以此為依據，判斷設備的運行情況。

（4）超聲波無損檢測技術。無損檢測技術作為一種先進技術，可以有效確保被檢測物的安全性，借助磁、熱、電、光等反應確定材料結構存在的缺陷，以表明檢測材料的使用狀態。超聲波檢測體現出極強的穿透功能與靈敏性，可對機械設備的關鍵零部件進行檢測。此技術的應用還可以評價設備零件的有效使用時限，便于在第一時間更換掉受損零部件，保證了設備的安全可靠運行。

4 故障檢測診斷技術在煤礦機設備管理中的應用舉例

4.1 現場的故障進行初步診斷

在煤礦機械設備的現場維護中，可以借助耳聽、眼觀察等常規方法對設備的故障進行初步診斷，然后借助相關儀器對設備的零部件進行逐一排查，可以通過溫度、振動的變化幅度來分析設備的運行狀態，通過定量分析與定性分析相結合的方式分析判斷零部位是否要更換。為了保證故障診斷具有更高的效率，可以借助計算機診斷技術實施精密檢測。

4.2 應用于高壓異步電動機的檢測

在煤礦開采中，由于高壓異步電動機的應用，煤礦開采效果得以大幅提升。但是，煤礦存在惡劣的開采環境，高壓異步電動機在使用中內部各類零部件易發生早期磨損，如發生絕緣體老化及脫落等現象，對于開采的連續生產帶來不利的影響，也易引發安全事故，因此，檢測診斷技術應用高壓異步電動機具有重要意義。高壓異步電動機有故障發生時，接頭會發生放電現象，通過檢測放電部位可以明確潛在的故障，確定設備的性能，預知剩余使用年限。

4.3 故障檢測診斷技術在礦井提升機中的檢測應用

礦井提升機作為井下重要的運輸設備，其安全運行關系著工作人員的生命安全以及運輸效率。礦井提升機在運行中通常會發生兩類故障，一類是“硬故障”，是指礦井提升機在運行中相關參數發生異常，另一類是“軟故障”。不同于“硬故障”，“軟故障”更是難以被發現，“軟故障”的發生是“硬故障”的預警，如果不及時進行處理，會導致“硬故障”的發生。針對礦井提升機，應用故障檢測技術要結合其故障的發生特點。如滾筒運行中接觸部位的溫度會發生變化，借助對溫度的檢測可以分析判斷出故障的發生位置，有利于提前控制故障的發生，保證設備的可靠使用。

5 故障診斷技術應用于煤礦機械設備管理的要點

5.1 注重設備的預知性檢查，提升設備運行的可靠性

在煤礦開采中，需要應用不同類型的機械設備，由于設備的種類多以及構造的復雜性、運行環境的影響，設備易發生多種故障，因此在設備管理中，要結合設備的運行特點，發揮檢測診斷技術的應用，以確保設備的安全可靠。煤礦企業要設立專業的檢測部門，明確檢測方法與周期，按時對各類設備進行檢測，以便及時發現設備運行中的隱患，借助預知性檢修，提升設備運行的可靠性。

5.2 提高設備維修的針對性

為了有效保證設備的維修效果，可以發揮檢測診斷技術的優勢，為了保證煤礦設備管理的效果，首先，需要建立結合煤礦特點的設備管理制度。設備管理制度包括的內容有設備維護保養制度、安全管理制度、應急處置方案、使用制度等。設備檢測診斷的內容要結合設備的維護保養特點、維護周期、保養項目、操作方法、安全事項等相關內容。借助管理制度，設備維修管理工作有了依據，避免了盲目性。

5.3 分析設備的檢測數據，保證設備的運行安全

依據設備的管理制度，有利于強化設備管理的質量控制。煤礦要針對設備的特點建立設備檢測診斷檔案，有利于強化預防性維護，借助定期檢測校準，定期對設備運行情況進行風險評估。

根據經驗對設備進行量化評分，結合量化分值確定設備的風險級別，并將結合納入風險管理系統，以此為目標強化重點設備的管理，保證設備維護方案的針對性，設備的風險管理實現定性到定量。某煤礦液壓支架采用磁記憶檢測技術檢查應力集中位置，如表1。

表1 磁記憶檢測結果

6 結語

煤炭機械設備在開采中發揮著重要的作用。隨著煤礦向大型化、現代化的方向發展，對設備管理提出了更高的標準，設備管理更需要先進的方法。實踐表明，檢測診斷技術的應用有利于保證設備的穩定運行，降低運行成本，實施了設備管理的持續改進。煤礦設備管理要結合檢測技術的要點，注重總結經驗，以提升設備管理的效果。