煤礦機械設備狀態監測及維護管理

謝靖波

（遼寧能源煤電產業股份有限公司，遼寧 沈陽 110122）

1 工程概況

遼寧能源煤電產業股份有限公司完成智慧化礦山建設，該項目原料利用率達到95%以上，原料處理能力可達98.7 萬t/a。煤礦機械設備的機泵振動為d 級，水平方向17.225 mm/s，垂直方向18.839 mm/s，機泵的正常運行受到影響。以“點檢”方式對設備進行檢測和分析[1-4]，并結合精細化維護管理方式對煤礦機械設備進行狀態監測和維護管理。

2 煤礦機械設備狀態監測

2.1 煤礦機械設備狀態監測常用方法

（1）油液分析法

油液分析法是通過檢測機械設備油液中存在的磨損殘留物、泄漏物來進行故障檢測與診斷的方法。但此方法要進行取樣分析，不具備故障檢測與診斷的時效性。

（2）溫度傳感器監測法

溫度傳感器監測法是根據煤礦機械設備在運行過程中溫度上升的情況，判斷設備異常情況的方法。在此過程中，將傳感器與監測系統連接，可以實現溫度狀態實時監測。

（3）電流傳感器監測法

電流傳感器監測法是通過監測機械設備的供電電流情況，判斷機械設備異常情況的方法。若在機械設備運行過程中定子或轉子間發生摩擦、軸承磨損等，則導致定子電流異常。

（4）振動監測法

振動監測法是通過獲取機械設備的振動頻譜，對機械設備運行狀態進行分析的監測方法。在此方法下，工作人員可獲取機械設備的頻率、相位等參數，通過參數分析，可以精準判斷出機械設備的運行狀態，找出設備故障根源。

利用振動信號（如圖1）、頻譜圖對設備運行狀態進行分析，可以根據設備正常運行狀態和故障運行狀態的能量差值，判斷出設備的故障特征頻段。

圖1 振動信號特征能量值比較

2.2 煤炭機械設備監測方法及點檢周期的確定

據上述分析可知，為更精準掌握煤炭機械設備運行情況及設備技術狀態信息數據，可以采用以“點檢”為基礎的綜合性設備狀態監測法，對煤炭機械設備進行狀態監測。

為突破預定周期維護管理的局限性，實時掌控設備狀態，需要對點檢周期進行確定。

根據安全性原則，對點檢周期進行分析和計算，建立公式：

式中：P為存在故障的概率；n為檢測次數。

設機械設備維護管理的點檢周期為Tc，則公式可簡化為：

以本項目為研究對象，計算后的維護管理費平均值為150 元/次，點檢維護管理成本平均值為13.5 元/次，則點檢周期為300 h。

3 煤礦機械設備維護管理

3.1 煤炭機械設備維護管理模型分析

為有效選擇機械設備維護管理策略，需要對設備修理停歇時間定額（工作日時間）Ts進行明確，公式表示為：

式中：g表示為修理復雜系數的工時定額，h；F表示為修理復雜系數；m表示每日維修人員工作的班次；H、D、K分別表示每日工作班時間（h）、每工作班時間內對某設備進行修理的人數、修理工時定額完成系數（與修理工級別相關）；T0表示為附加停機時間，h。

根據維護管理成本定額，建立公式，表示為：

式中：Dz總表示單位維護管理復雜系數總工時定額，h/F；CgCa表示材料費用總和，元/F；DF表示單位修理復雜系數修理費用定額，元/F；NF表示每小時工資費用，元/h；Jc表示沒消失分攤的車間經費，元/h。

3.2 煤炭機械設備維護管理策略選擇

基于上述模型分析，結合維護管理等待時間、機械設備檢修、機械設備維修等要素的優化配置，建立公式：

設機械設備故障概率為F0、F1、F2，則：

當F取值在[0,F0]，或在[F1,F2]時，采用“等待”的策略；當F取值在[F0,F1]時，采用“設備檢修”的策略；當F取值在[F2,1]時，采用“設備維修”的策略。

3.3 做好維護管理工作的有效策略

3.3.1 做好預測性維護管理工作

預測性維護管理工作是設備狀態監測的基礎性工作，對煤炭機械設備安全、穩定運行具有重要意義。若維護管理人員在預測性維護管理工作中發現設備運行異常情況，要及時采取有效措施對設備進行維修，以降低設備故障影響，節約設備維護管理成本。同時，遼寧能源煤電產業股份有限公司的相關維護管理人員要針對設備故障所映射的問題，制定適宜維修方案，以延長機械設備使用壽命，為煤炭機械設備穩定運行作出保障。

3.3.2 把好設備維護管理質量關

首先，遼寧能源煤電產業股份有限公司要積極更新設備維護管理理念，提高對設備維護管理的重視程度。其次，公司的維護管理人員要對出現問題的備件進行更換，并對可利用備件進行維修管理。同時，要規范機械設備操作流程，制定適宜的設備維護管理制度。最后，設備維護管理人員要對機械設備運行相關數據進行記錄和歸檔。

3.3.3 提高維護人員的整體水平

為提高設備維護管理工作效率與質量，遼寧能源煤電產業股份有限公司要加強安全培訓工作、思政教育工作，促使煤礦機械設備維護管理工作更高質量的進行。同時，要重視人才引進與培養工作，定期對維護管理人員進行培訓和技術測試、考察，維護管理人員對機械設備相關知識的掌握情況，在提高維護管理人員故障診斷與處理能力、素質能力的基礎上，做好機械設備維護管理工作，延長機械設備使用壽命。

4 結語

煤礦機械設備是煤礦企業經營發展的核心，狀態監測可以科學反映出煤礦機械設備運行狀態，有助于工作人員及時發現設備故障，并預知故障位置，對提高設備運行效率、節約設備維修管理成本及提高煤礦開采安全性等有至關重要的作用。實踐過程中，要對設備特征、運行環境等方面進行分析，并選擇適宜監測方法和維護管理策略。為進一步保障機械設備運行的穩定性，煤礦企業要不斷提升維護管理人員綜合素質能力，做好預測性設備維護管理工作，切實把好設備維護管理質量關，實現煤礦企業經濟效益與社會效益的雙贏。