煤礦機(jī)械設(shè)備的常見故障與維修策略探究

【摘要】煤炭是中國的第一大能源，煤炭的安全有效生產(chǎn)能否得以保證，將直接影響到整個國民經(jīng)濟(jì)的利益。在煤礦企業(yè)中，除了大量的采煤工人，煤礦機(jī)械設(shè)備是保證煤炭生產(chǎn)的必備條件，并且隨著科技水平的不斷提高，我國煤礦的機(jī)械化程度將日益提高。本文簡要介紹了機(jī)械設(shè)備維修的四種方式和目前我國煤礦企業(yè)采用的故障診斷技術(shù)，并探討了提高煤礦機(jī)械設(shè)備可維修性的途徑。

【關(guān)鍵詞】煤礦機(jī)械設(shè)備；故障診斷技術(shù)；維修措施

煤礦機(jī)械設(shè)備頻繁的故障發(fā)生率在很大程度上取決于其自身的特點(diǎn)。在煤礦企業(yè)中，除了大量的采煤工人，煤礦機(jī)械設(shè)備是保證煤炭生產(chǎn)的必備條件，并且隨著科技水平的不斷提高，我國煤礦的機(jī)械化程度將日益提高。實(shí)踐證明，在生產(chǎn)過程中機(jī)械設(shè)備因各種原因?qū)е碌墓收项l繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了煤炭的有效生產(chǎn)。

1、煤礦機(jī)械設(shè)備的特點(diǎn)

（1）工作環(huán)境惡劣：極差的照明條件，礦井內(nèi)無處不在的粉塵、水汽、噪音、有害氣體和液體等；（2）工作條件苛刻：多數(shù)機(jī)械設(shè)備都在高速、重載、振動、沖擊、摩擦和潤滑不良的工況條件下工作；（3）工作時間長：絕大多數(shù)機(jī)械設(shè)備都是不分晝夜，常年累月連續(xù)運(yùn)行。上述諸特點(diǎn)導(dǎo)致了煤礦機(jī)械設(shè)備頻繁的故障和事故發(fā)生，其維修工作重要而又艱巨。

2、機(jī)械設(shè)備維修或維護(hù)的種類

在機(jī)械設(shè)備的維修方式的發(fā)展過程中，主要有：事后維修、預(yù)防性維修、預(yù)知性維修和主動預(yù)防性維護(hù)四類。事后維修顧名思義是指當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或損壞后采取的被迫停機(jī)而進(jìn)行的毫無事先計(jì)劃的應(yīng)急維修。由于事先無計(jì)劃，因此可能導(dǎo)致維修時間長，由此帶來的停產(chǎn)損失巨大。

預(yù)防性維修是針對事后維修的明顯缺點(diǎn)而產(chǎn)生的一種以時間為基礎(chǔ)的維修制度。由于它采取一定時間和不同程度的維修方式，因此能在一定程度上保證設(shè)備的正常工作，避免了因零件壽命超期帶來的失效問題。但會因維修次數(shù)多而導(dǎo)致不必要的設(shè)備停機(jī)次數(shù)過多、維修費(fèi)用增加，降低了設(shè)備的使用效率的同時又增加了大量的維修成本。預(yù)知性維修就是在設(shè)備工作時，檢測設(shè)備的工作狀態(tài)信息，判斷設(shè)備的工作是否正常，其監(jiān)測對象一般為材料磨損和性能下降的早期失效征兆，如振動、噪聲等。若設(shè)備工作出現(xiàn)異常，則判斷設(shè)備的故障點(diǎn)所在，并指導(dǎo)維護(hù)人員進(jìn)行及時的維修，以減少不必要的停機(jī)時間，降低維修費(fèi)用。其缺點(diǎn)是只能減輕設(shè)備的損壞程度，而不能降低事故發(fā)生頻率和延長零件的使用壽命。

主動預(yù)防性維護(hù)和預(yù)知性檢修都是以對系統(tǒng)的工況監(jiān)測為依據(jù)，只是它們所監(jiān)測的對象不同，主動預(yù)防性維護(hù)著重于監(jiān)測導(dǎo)致材料磨損和性能下降的系統(tǒng)根源性參數(shù)，如油液的理化性能、工作溫度等，它是為防止材料失效的發(fā)生而采取的預(yù)防性措施。

長期以來，我國煤礦企業(yè)基本上采用的是事后維修與定期檢修（預(yù)防維修）制度，顯然，它們以不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。目前需要大力推廣的是主動預(yù)防性維修這種新的設(shè)備，以大大延長設(shè)備的維修周期和使用壽命，降低煤礦機(jī)械設(shè)備的事故發(fā)生率，從而大幅度提高煤炭生產(chǎn)中機(jī)械設(shè)備的開機(jī)率，為企業(yè)創(chuàng)造綜合經(jīng)濟(jì)效益。

3、故障分析中磨損失效分析的重要性

在煤礦機(jī)械發(fā)生故障的眾多原因中，摩擦損失是最主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，30%的綜采設(shè)備事故率中，有90%是由機(jī)件失效引起，而其中又有80%是因磨損所致。在煤礦機(jī)械中存在各種各樣的磨損，送帶磨損失效、中部槽磨損失效、鋼絲繩磨損失效，以及其它機(jī)械零部件的磨損失效等等。

因上述各種磨損失效造成的經(jīng)濟(jì)損失數(shù)額巨大，并且隨著我國煤礦機(jī)械化程度的日益提高，機(jī)械設(shè)備的摩擦學(xué)問題也越來越突出，因此，研究磨損失效問題，積極采取主動預(yù)防性維護(hù)措施，努力把新技術(shù)（如耐磨材料的研發(fā)、表面工程技術(shù)及潤滑理論的應(yīng)用等）應(yīng)用到煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)、維護(hù)中去，解決煤礦機(jī)械中的摩擦學(xué)問題具有十分重要的意義。

4、煤礦機(jī)械的故障診斷技術(shù)

4.1振動檢測診斷技術(shù)

它是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行時振動信號的時域或頻域特性或其特征值的變化規(guī)律來分析設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障的一種方法。這種診斷技術(shù)由于能實(shí)時地、直觀地精確地表征機(jī)械動態(tài)特征及其變化過程，監(jiān)測診斷方法簡單實(shí)用，而被廣泛應(yīng)用。

4.2油液磨屑分析診斷技術(shù)

從機(jī)械的液壓和潤滑系統(tǒng)中提取抽樣，采用光譜分析、鐵譜分析等油液分析技術(shù)對油液磨屑粒形狀態(tài)進(jìn)行識別或觀察油液介質(zhì)的物理、化學(xué)成分的變化，從而判斷機(jī)械運(yùn)行狀況。

4.3紅外測溫診斷技術(shù)

由于機(jī)械磨損、電器結(jié)點(diǎn)的燒壞等會造成材料的局部溫度升高，從而影響材料的其他性能（如力學(xué)性能等）。根據(jù)此原理，通過采用溫度傳感器等，監(jiān)測機(jī)械設(shè)備各部位的不同溫度或溫度變化來分析判斷機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

4.4無損檢測技術(shù)

無損檢測技術(shù)是目前應(yīng)用領(lǐng)域較廣的一種技術(shù)，它的一大特點(diǎn)是它可以在不損傷被檢測對象的條件下來探測檢測對象的內(nèi)部或表面的缺陷。如利用滲透檢測、超聲波檢測、聲全息檢測、磁粉檢測等技術(shù)檢測材料表面的缺陷，檢測內(nèi)部缺陷的技術(shù)有：微波檢測、中子檢測、射線檢測等。當(dāng)用無損檢測技術(shù)對煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行故障診斷時，必須要確定使用哪種檢測手段，因此首先要對被檢對象的材質(zhì)、加工過程、缺陷可能的類型作認(rèn)真地分析。

4.5提高可維修性的措施

4.5.1從機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)上

（1）簡化煤礦機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合使用環(huán)境，通過對設(shè)備的功能分析，在能夠保證設(shè)備完成所要求的使用性能的前提下，最初的方案設(shè)計(jì)必須考慮有利于維修性這一設(shè)備生命周期的環(huán)節(jié)，盡量簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以方便維修作業(yè)和降低維修工作量。

（2）可達(dá)性設(shè)計(jì)

可達(dá)性包括安裝場所的可達(dá)性、設(shè)備外部及內(nèi)部的可達(dá)性等。當(dāng)需要進(jìn)行設(shè)備維修時，要能夠保證維修人員有充裕的操作空間、并根據(jù)可能的維修需要在設(shè)備的外部和內(nèi)部設(shè)計(jì)能滿足人機(jī)工程學(xué)原理的一些窗口、裝置或部件等。

（3）用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法提高機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)水平

對于煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)來說，我國還處于相對落后的狀態(tài)。為提高產(chǎn)品的市場占有率，20世紀(jì)60年代發(fā)達(dá)國家進(jìn)行了多方面的調(diào)查研究，得出“設(shè)計(jì)決定產(chǎn)品”的結(jié)論，設(shè)計(jì)學(xué)就是在這種情況下誕生的。設(shè)計(jì)不僅關(guān)系著產(chǎn)品的質(zhì)量，更關(guān)系著產(chǎn)品的成本問題，據(jù)相關(guān)資料表明，產(chǎn)品成本的 80%決定于設(shè)計(jì)。在我國，設(shè)計(jì)學(xué)開設(shè)時間較晚，而且我國煤礦機(jī)械中使用的設(shè)計(jì)方法主要是類比設(shè)計(jì)，很少有科研技術(shù)上的創(chuàng)新，即使有創(chuàng)新成果也很少會在實(shí)踐中應(yīng)用。因而，必須充分認(rèn)識設(shè)計(jì)在機(jī)械制造中的重要性，充分重視設(shè)計(jì)理念，在相關(guān)專業(yè)中普及設(shè)計(jì)學(xué)的知識和機(jī)械的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法，只有這樣才能推進(jìn)我國煤礦機(jī)械設(shè)備的更新?lián)Q代，才能更快地發(fā)展煤礦機(jī)械事業(yè)。

4.5.2采用現(xiàn)代潤滑技術(shù)

由前面分析知，磨損失效在機(jī)械故障的誘因中占有極大的比重，而機(jī)件由于磨損所引起的失效中，又有85%是由于液壓系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)中的油液遭受到嚴(yán)重污染所造成的。潤滑是設(shè)備保養(yǎng)維修宗旨中的一個重要方面，因此將潤滑理論應(yīng)用到煤礦機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)維修工作中去，采用現(xiàn)代的潤滑技術(shù)可以大大減少設(shè)備的磨損失效現(xiàn)象，從而降低設(shè)備的故障發(fā)生率。現(xiàn)代的潤滑技術(shù)包括新型潤滑劑的采用和先進(jìn)的設(shè)備潤滑狀況檢測技術(shù)（如電腦油質(zhì)分析儀器等智能化儀表的應(yīng)用）等。

4.5.3建立失效模型，找出最佳維修的周期

在對機(jī)械設(shè)備觀察分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)并建立其失效模型，得到“正常—工作—失效—修復(fù)”的失效率曲線，然后再對該曲線進(jìn)行分析計(jì)算，弄清楚設(shè)備的工作規(guī)律，科學(xué)的確定維修時間，從而降低維修的盲目性。

4.5.4采用先進(jìn)的故障診斷和機(jī)械維修技術(shù)

針對不同機(jī)械設(shè)備的特點(diǎn)和性能選取一種或多種上面所講的先進(jìn)的故障診斷技術(shù)，再結(jié)合可靠經(jīng)濟(jì)的維修技術(shù)（如熱噴涂技術(shù)等），可以讓機(jī)械維修的質(zhì)量得以保證。

4.5.5提高技術(shù)人員的業(yè)務(wù)技術(shù)水平

隨著工業(yè)化大發(fā)展，企業(yè)分工越來越精細(xì)，通常一個人只負(fù)責(zé)一項(xiàng)主要工作，其他的幾乎不予過問。如在煤礦企業(yè)中，皮帶司機(jī)一般只負(fù)責(zé)開關(guān)皮帶運(yùn)輸機(jī)，如果有閑暇時間最多干一點(diǎn)打掃之類的雜活。其實(shí)，作為一個皮帶司機(jī)不僅應(yīng)當(dāng)了解皮帶運(yùn)輸機(jī)的基本原理、結(jié)構(gòu)，而且還需要了解一些簡單的維修和護(hù)理知識，這樣可以在閑暇時間對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，保證設(shè)備的可靠性。同時，在工作中應(yīng)充分發(fā)揮職工的積極性和主動性，發(fā)揮他們的一專多能。當(dāng)然更不能將所有的機(jī)械設(shè)備簡單的確定給幾個人，只有在確保企業(yè)員工具有較強(qiáng)的技術(shù)能力時，才能發(fā)揮他們的潛能。

5、結(jié)束語

煤礦機(jī)械設(shè)備占有煤礦總固定資產(chǎn)很大的比重，做好對其故障分析、診斷和維修工作對于保證其正常有效的運(yùn)行，提高其利用率，使企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟(jì)利益，有非常重要的意義。

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