礦山機械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測方法研究

徐 寶，劉 成

（武威職業(yè)學院，甘肅 武威 733000）

在國家《安全生產(chǎn)法》的約束下，絕大部分礦山企業(yè)實現(xiàn)了安全技術(shù)改造，礦山的機械設(shè)備已經(jīng)由傳統(tǒng)的簡易實用型升級成為了安全保障型，向著本質(zhì)安全的目標邁進近了一步。在此背景下，對于礦山設(shè)備的故障診斷與監(jiān)測方法需求愈加迫切與嚴格[1]。礦山機械設(shè)備多為井下作業(yè)，因此其操作的活動空間范圍十分有限，且工作環(huán)境較為惡劣，導(dǎo)致設(shè)備故障頻發(fā)。加之礦山生產(chǎn)的獨特性質(zhì)，決定了人員與設(shè)備長期處于工作空間狹小、粉塵量大、濕度高的惡劣環(huán)境當中，對于設(shè)備出現(xiàn)故障時的及時處理也帶來了巨大的挑戰(zhàn)。特別是在近幾年礦業(yè)生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴大，礦山機械設(shè)備也逐漸大型化、機電一體化，導(dǎo)致其性能和操作復(fù)雜程度也在不斷的提升，系統(tǒng)可靠性降低，對于其故障的診斷也更加困難[2]。在此背景下，仍然沿用傳統(tǒng)的故障診斷方法很難滿足現(xiàn)在對設(shè)備維修質(zhì)量的要求，可能會造成礦山機械設(shè)備在施工的過程中出現(xiàn)頻繁的停工狀態(tài)，嚴重影響礦山的生產(chǎn)進程，有必要設(shè)計采用新技術(shù)的故障診斷方法與監(jiān)測方法。

1 礦山機械設(shè)備故障診斷

通過研究礦山機械設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)潤滑油欠缺和振動是導(dǎo)致設(shè)備故障的常見原因，因此從這兩個方面入手，探討解決辦法。

1.1 潤滑油診斷方法

在礦山機械設(shè)備的生產(chǎn)運行中，從潤滑油的使用情況可以反映出機械設(shè)備的零部件的磨損類型、故障的部位和故障程度，工人可以通過這些診斷的信息做出相應(yīng)的處理。潤滑油診斷可以采用油樣鐵譜分析法，能夠在現(xiàn)場快速便捷的診斷出潤滑油的缺陷。操作流程為：將機械設(shè)備上使用的油樣稀釋到玻璃載片上，再將載片通過一個具有強磁性的磁場[3]。由于磁力的作用，會讓不同大小的磨粒在磁場中的分布距離不同，因此可以根據(jù)油樣中磨粒的沉淀情況對機械設(shè)備的磨損程度進行準確的診斷。由于這種檢測方法可以為工人提供具體的磨損殘渣數(shù)目、顆粒數(shù)、成分以及形態(tài)這四種參數(shù)，因此通過對參數(shù)的具體分析及處理，可以更加準確地診斷出機械設(shè)備的磨損程度。

1.2 振動診斷方法

不同的機械設(shè)備在生產(chǎn)運行的過程中會出現(xiàn)不同頻率的振動，因此還可以通過對振動信號的采集和分析，判斷礦山機械設(shè)備的故障問題。當?shù)V山機械設(shè)備出現(xiàn)故障時，所產(chǎn)生的振動幅度會增加，設(shè)備上的零部件的磨損程度也會隨之加劇，零部件的表面會產(chǎn)生剝離脫落的現(xiàn)象，也會加劇機械設(shè)備的振動頻率與幅度。同時，機械設(shè)備還有可能由于微小的振動而使設(shè)備內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生共振，讓設(shè)備的運行狀態(tài)不斷的惡化。因此可以利用機械設(shè)備的這一特征對礦山的機械振動進行診斷，分析其中包含的故障信息，并將可能產(chǎn)生的故障問題一并分析出來。

2 礦山機械設(shè)備安全監(jiān)測方法

2.1 監(jiān)測環(huán)節(jié)

首先是故障診斷，礦山機械設(shè)備安全監(jiān)測方法要結(jié)合上文提出的故障診斷方法進行，故障診斷方法是實現(xiàn)監(jiān)測以及預(yù)警的前提條件。機械設(shè)備在生產(chǎn)運行的過程中，一旦出現(xiàn)了異常情況，要及時且準確的對故障的性質(zhì)、故障部位、故障原因等進行采集，從而給出相應(yīng)的指導(dǎo)性措施。

其次是系統(tǒng)監(jiān)測，由于礦山機械設(shè)備需要具備長期、穩(wěn)定的運行能力，因此要對機械設(shè)備進行長期的實施檢測，當機械設(shè)備運行時，系統(tǒng)要具備對各種監(jiān)測指標的實時并準確的監(jiān)測功能。并且系統(tǒng)要具備對圖像的顯示功能，當系統(tǒng)對機械設(shè)備的運行進行監(jiān)測時要將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息進行實時的顯示，并將其以圖像的形式直觀的表現(xiàn)在系統(tǒng)的顯示器當中，同時也要將報警信息顯示出來，方便管理人員對其進行監(jiān)測。圖1為礦山機械設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)。

圖1 礦山機械設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)

2.2 監(jiān)測參數(shù)的選擇

礦山機械設(shè)備安全監(jiān)測方法的效果會受到監(jiān)測參數(shù)的影響，在其他相關(guān)條件不變的情況下，若選擇的監(jiān)測參數(shù)合理，則可以有效的提升監(jiān)測方法的準確度和可靠性。反之，若選擇的監(jiān)測參數(shù)不合理，則會影響整體的監(jiān)測結(jié)果，更會造成故障設(shè)備沒有及時找出而帶來巨大的安全隱患。因此礦山機械設(shè)備安全監(jiān)測方法應(yīng)當選擇以下幾組參數(shù)作為監(jiān)測方法的監(jiān)測指標。

針對機械設(shè)備的運行狀態(tài)的監(jiān)測，以提升機為例，應(yīng)當選擇提升機的運行速度以及鋼絲繩的滑動量為監(jiān)測指標。提升機的運行速度是設(shè)備能夠正常運行的重要參數(shù)之一，可以利用角速度傳感器設(shè)備對其速度進行測量，將獲取到的角速度轉(zhuǎn)換為線速度，但由于礦山生產(chǎn)中的提升機屬于多繩摩擦式，因此還應(yīng)當將鋼絲繩的滑動量作為監(jiān)測指標。事先將允許范圍內(nèi)的鋼絲繩最大滑動量進行標定，一旦設(shè)備超過了規(guī)定值，報警設(shè)備應(yīng)當立即做出反應(yīng)，這樣不僅可以提高監(jiān)測方法的準確率還可以避免提升機的檢測速度出現(xiàn)虛假正常的現(xiàn)象。

再以主通風機為例，制動系統(tǒng)是主通風機設(shè)備正常運行的保障之一，通過選擇影響到制動效果的制動盤、液壓油等容易受到損壞的零部件實現(xiàn)對制動系統(tǒng)的檢測。其對應(yīng)的參數(shù)包括制動盤偏擺量、制動油溫等，這些數(shù)據(jù)可以更好的反應(yīng)主通風機設(shè)備中各個零部件的磨損情況和運行狀態(tài)。

3 結(jié)論

礦山機械設(shè)備對于礦山的生產(chǎn)運行具有十分重要的意義和作用，一旦機械設(shè)備出現(xiàn)故障將會對礦山企業(yè)的生產(chǎn)造成嚴重的影響。因此礦山企業(yè)要嚴格按照相關(guān)規(guī)定，加強對機械設(shè)備的管理和維護，以此減少設(shè)備出現(xiàn)故障的概率，保持礦山生產(chǎn)的平穩(wěn)運行，同時還要加強對設(shè)備的監(jiān)測力度，一旦發(fā)生故障要及時的做出相應(yīng)的處理措施，為礦山企業(yè)的發(fā)展提供良好的環(huán)境。