煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究應(yīng)用

高小俊

（山西朔州平魯區(qū)陽(yáng)煤泰安煤業(yè)有限公司，山西朔州 036800）

0前言

煤礦機(jī)械設(shè)備的故障直接影響到煤礦企業(yè)的有效生產(chǎn)，我國(guó)是采煤大國(guó)，也是煤礦機(jī)械設(shè)備制造和使用的大國(guó)，特殊的工作環(huán)境使得礦用機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)期處于粉塵大、濕度大、噪音大、有害氣體多的氛圍，高速、高載、沖擊、振動(dòng)及潤(rùn)滑不良的工況極大的增加了機(jī)械設(shè)備故障發(fā)生的概率，導(dǎo)致了礦產(chǎn)事故的頻繁發(fā)生，影響了煤礦安全生產(chǎn)，增加了設(shè)備維修費(fèi)用。所以，進(jìn)行主動(dòng)預(yù)防性檢測(cè)工作是十分必要的[1]。

1 煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤礦開采技術(shù)的進(jìn)步，煤礦機(jī)械化程度不斷提升，礦用機(jī)電設(shè)備在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中所起的作用日益增大。受煤礦設(shè)備工況差、維護(hù)不當(dāng)?shù)纫蛩?，使得設(shè)備在生產(chǎn)作業(yè)過程中出現(xiàn)不同故障（如：斷軸、變形、嚴(yán)重磨損等）。導(dǎo)致設(shè)備性能降低，出現(xiàn)安全隱患，影響煤礦安全生產(chǎn)。礦用設(shè)備種類多、故障種類多，故障可劃分：斷裂、變形、壓痕等損壞類；非正常磨損、老化等退化類；壓力波動(dòng)、間隙不當(dāng)?shù)仁д{(diào)類；部件松動(dòng)、脫落等松脫類；堵塞、滲漏類[2]。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究與應(yīng)用

2.1 振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)

此技術(shù)是通過對(duì)運(yùn)行機(jī)電設(shè)備的異常動(dòng)態(tài)特征的檢測(cè)與正常機(jī)器的振動(dòng)參數(shù)及其特征對(duì)比分析來反映機(jī)械狀態(tài)的常用方法。設(shè)備在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)會(huì)有一個(gè)很有規(guī)律的振級(jí)和頻譜特征，而當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，由于磨損、老化、失效等原因引起的設(shè)備振動(dòng)參數(shù)與正常范圍標(biāo)準(zhǔn)值出現(xiàn)大的偏差。參照設(shè)備工作頻率選用合適的傳感器，選擇必要的檢測(cè)參數(shù)。為使測(cè)量值精確，通過適當(dāng)?shù)剡x擇振動(dòng)測(cè)量機(jī)點(diǎn)，才能真實(shí)地反映機(jī)械狀態(tài)的信號(hào)。一般選擇機(jī)械振動(dòng)敏感點(diǎn)，因?yàn)樗軌蛉娣从硻C(jī)械振動(dòng)狀態(tài)。運(yùn)用振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)可實(shí)時(shí)、直觀掌控觀測(cè)設(shè)備動(dòng)態(tài)特性，此方法使用簡(jiǎn)便、可靠。運(yùn)用振動(dòng)診斷技術(shù)可以對(duì)在線（設(shè)備不停機(jī)）設(shè)備實(shí)施檢測(cè)。對(duì)于線外（停機(jī)狀態(tài)）設(shè)備，可采用人工干預(yù)的措施，實(shí)施檢測(cè)[3]。在所有機(jī)械故障診斷技術(shù)中，振動(dòng)診斷技術(shù)由于其具有結(jié)果科學(xué)可靠、可以實(shí)時(shí)進(jìn)行并且具有完善的測(cè)試設(shè)備，所以它一直居主導(dǎo)地位。由于該技術(shù)涉及知識(shí)范圍廣，因此對(duì)診斷技術(shù)作業(yè)人員的要求比較高。通過在陽(yáng)煤集團(tuán)各礦的應(yīng)用，證明該技術(shù)在機(jī)電設(shè)備維修時(shí)非常實(shí)用。

2.2 油液磨屑分析檢測(cè)診斷技術(shù)

該技術(shù)在設(shè)備運(yùn)行中、不拆解的條件下監(jiān)測(cè)設(shè)備工作狀態(tài)，辨別設(shè)備異常、異常發(fā)生部位、異常程度及發(fā)生原因，以此，警示設(shè)備可能引發(fā)的故障，是提高設(shè)備管理水平、改善維護(hù)保養(yǎng)的一個(gè)重要手段，也是保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。在對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷時(shí)，特別是利用振動(dòng)和噪聲監(jiān)測(cè)診斷低速回轉(zhuǎn)機(jī)械及往復(fù)機(jī)械的故障較為困難時(shí)，運(yùn)用油液監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)則較有效。煤礦機(jī)電設(shè)備大多數(shù)都離不開潤(rùn)滑油，設(shè)備故障與潤(rùn)滑油失效緊密相連。井下機(jī)電設(shè)備的主要部位的工作狀態(tài)可以通過分析潤(rùn)滑油的性能參數(shù)如：滑油物理化學(xué)性能指標(biāo)變化（油液磨屑粒形狀態(tài)）、潤(rùn)滑油運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)變化、潤(rùn)滑油摩擦學(xué)性能的變化來判斷其是否正常。油液分析方法如下所述。

2.2.1 光譜分析

油液分析的光譜技術(shù)適用于磨屑粒徑小于10μm的磨損狀態(tài)分析。該技術(shù)是檢測(cè)油液中各種物質(zhì)在受到激發(fā)的條件下發(fā)出具有特定波長(zhǎng)的光，運(yùn)用各類型光譜儀對(duì)油液發(fā)射光譜化學(xué)分析時(shí)，可以確定其化學(xué)成分和含量，就能準(zhǔn)確地判斷設(shè)備的磨損部位和程度。它可以有效地監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備潤(rùn)滑、液壓系統(tǒng)中油液所含磨損顆粒的成份及其含量的變化，同時(shí)也可以準(zhǔn)確地檢測(cè)油液中添加劑的狀況及油液污染變質(zhì)的程度。潤(rùn)滑油液中各磨損元素的濃度與零部件的磨損狀態(tài)有關(guān)，故可根據(jù)光譜監(jiān)測(cè)結(jié)果來判斷零部件磨損狀態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)，從而達(dá)到診斷機(jī)器故障的目的。

2.2.2 鐵譜分析

根據(jù)分離、檢測(cè)磨粒的不同方法，鐵譜儀可分為：分析式鐵譜儀、直讀式鐵譜儀、旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀等。鐵譜技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)用該技術(shù)能分離出潤(rùn)滑油脂中較大范圍的磨屑（粒度范圍1～200μm）。適應(yīng)性能強(qiáng)。該技術(shù)采用鐵譜儀把磨屑層疊沉積到基片或沉淀管中，然后對(duì)磨屑定性觀測(cè)和定量，可較全面的辨別機(jī)械的磨損情況，而且能對(duì)磨屑的成份進(jìn)行分析，從而辨別出磨屑來源。該技術(shù)的不足之處在于：對(duì)油脂中的非鐵系顆粒檢測(cè)能力微弱。如：對(duì)多材質(zhì)摩擦副進(jìn)行分析診斷時(shí)，診斷能力不足。分析結(jié)果需要實(shí)施檢測(cè)的作業(yè)人員依靠經(jīng)驗(yàn)判別；不適用于大規(guī)模設(shè)備群組進(jìn)行故障診斷分析。該技術(shù)特點(diǎn)：可以有效定量分析潤(rùn)滑油中的大、小磨粒的相對(duì)濃度，還可對(duì)磨粒形態(tài)、大小、成份進(jìn)行分析。磨粒形態(tài)、大小、成份分析是鐵譜技術(shù)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)論

煤礦機(jī)電設(shè)備事故發(fā)生具有突發(fā)性、潛伏性、隨機(jī)性，造成故障的原因多且雜，所以煤礦機(jī)電設(shè)備的故障診斷技術(shù)需要很多的實(shí)踐工作積累經(jīng)驗(yàn)，煤礦企業(yè)需要不斷改善生產(chǎn)條件，對(duì)機(jī)電管理人員的進(jìn)行專業(yè)性、系統(tǒng)性培訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)素質(zhì)，合理綜合利用各種故障診斷技術(shù)確保煤礦機(jī)電系統(tǒng)安全、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

［1］陳進(jìn).機(jī)械設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)及故障診斷［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，1999.

［2］時(shí)均龍，王偉，趙慧杰.淺談煤礦機(jī)電設(shè)備維修管理模式及發(fā)展趨勢(shì)［J］.中國(guó)煤炭，2008（05）：18-20.

［3］陸建湖，黃文，毛漢領(lǐng).機(jī)械設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷的發(fā)展與展望［J］.儀器儀表與分析監(jiān)測(cè)，1999（1）：1-4.