故障診斷技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用研究

張超，崔建磊

（兗礦東華重工煤機(jī)裝備制造分公司，山東 濟(jì)寧 273500）

隨著各行業(yè)對能源需求的不斷增加，煤礦企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)幾乎是日夜兼程，這樣的工作狀態(tài)對煤礦機(jī)械設(shè)備的影響很大，機(jī)械設(shè)備幾乎是一直處在連續(xù)工作的狀態(tài)，而且長期在陰暗潮濕的環(huán)境中工作，難免會存在一些安全故障的隱患，這些隱患如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和清除，一旦發(fā)生安全事故，將會出現(xiàn)不可彌補(bǔ)的局面，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，故障診斷技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用越來越深入，通過故障診斷技術(shù)對機(jī)械設(shè)備的有效檢測和分析，對機(jī)械的維修起到至關(guān)重要的作用。

1 故障診斷技術(shù)概念簡述

故障診斷技術(shù)是利用儀器采集煤礦機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行工作狀態(tài)下產(chǎn)生的信息和數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)和信息是否處在正常范圍內(nèi)，一旦出現(xiàn)異常情況就可以及時(shí)地判定，并且對于還能夠精確到具體的部位或零件，在一定的工作環(huán)境中，對于煤礦機(jī)械設(shè)備還能夠有效地進(jìn)行預(yù)測，對于設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)的技術(shù)。簡單地說，就是對機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的辨別和預(yù)測，故障診斷技術(shù)的優(yōu)勢就在于不用拆卸設(shè)備就可以精確地完成檢測和判定。目前，故障診斷技術(shù)被廣泛應(yīng)用在煤礦機(jī)械設(shè)備中，通過這種技術(shù)有效的檢測和診斷設(shè)備運(yùn)行情況，提前干預(yù)，提高了預(yù)防性保養(yǎng)和維修的工作質(zhì)量。這種技術(shù)因其科學(xué)性、先進(jìn)性已經(jīng)成為未來機(jī)械維修的重要手段和發(fā)展方向，大大降低了故障的發(fā)生率，是目前防止事故的有效方法。

2 故障診斷技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用意義

故障診斷技術(shù)重要的就是可以在故障發(fā)生前就可以檢測出來，這種提前檢測事故隱患的技術(shù)對于煤礦企業(yè)來說是非常重要的，在極大程度上避免了事故的發(fā)生。因?yàn)樘崆霸\斷，就可以對設(shè)備進(jìn)行有針對性和目的性的維修和改造，其中不僅僅是對事故隱患部位的改造，還包含對關(guān)聯(lián)設(shè)備及工藝的改進(jìn)和保養(yǎng)，從根本上消除事故隱患，從而有效避免事故發(fā)生、人員傷亡以及設(shè)備損壞給企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益造成的損失。與此同時(shí)，因?yàn)檫@種提前診斷和預(yù)測故障的優(yōu)勢，讓煤礦機(jī)械設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)，能夠保持在最佳的工作狀態(tài)，而發(fā)現(xiàn)故障征兆時(shí)可以及時(shí)控制停機(jī)，并根據(jù)相關(guān)異常數(shù)據(jù)診斷出故障的部位和性質(zhì)，并進(jìn)行有目的性的檢修和維護(hù)，這種技術(shù)的應(yīng)用推動了預(yù)測維護(hù)的發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)已經(jīng)慢慢從定期保養(yǎng)和維護(hù)逐漸轉(zhuǎn)向預(yù)測維護(hù)方向。這樣的維修目的性和針對性更強(qiáng)，而且為企業(yè)節(jié)省了大量的維修保養(yǎng)費(fèi)用成本和時(shí)間成本，極大地保障了煤礦機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行工作的時(shí)間，提升了煤礦的生產(chǎn)效率，為企業(yè)贏得了一定的效益，同時(shí)也更好地滿足了社會的需求，提升了企業(yè)的知名度和競爭力，降低了事故發(fā)生率，對煤礦企業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。

3 煤礦機(jī)械設(shè)備的故障診斷技術(shù)類型

3.1 異常振動診斷技術(shù)

在煤礦機(jī)械設(shè)備工作運(yùn)行時(shí)，往往因?yàn)檗D(zhuǎn)子零部件的缺陷和連接支撐等問題，會讓機(jī)械設(shè)備發(fā)生異常的振動，其實(shí)煤礦機(jī)械設(shè)備在正常運(yùn)行過程中勢必會發(fā)生一定的振動，但是，這種振動是按照固定的時(shí)間和頻率有序進(jìn)行的，這些振動量的特征數(shù)據(jù)是有一點(diǎn)的范圍和特點(diǎn)的，當(dāng)故障診斷技術(shù)應(yīng)用在煤礦機(jī)械設(shè)備中時(shí)，對于這種振動數(shù)據(jù)的采集和分析，一旦發(fā)現(xiàn)其振動的特征數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)或沒有遵循正常的規(guī)律性，就可以判定出設(shè)備運(yùn)行的異常情況和潛在的事故隱患，利用這種振動診斷技術(shù)來監(jiān)測煤礦機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，就可以達(dá)到監(jiān)測的目的，監(jiān)測起來也相當(dāng)?shù)暮啽?，?shù)據(jù)及規(guī)律直接用圖表的方式就可以展現(xiàn)出來，此技術(shù)憑借著直觀的特性被廣泛地應(yīng)用。

3.2 保持設(shè)備完整性診斷技術(shù)

目前的故障診斷技術(shù)都是在不用拆解設(shè)備的情況下就可以進(jìn)行有效檢測的統(tǒng)稱，它不是特指某一項(xiàng)技術(shù)，而是所有故障檢測和診斷的總稱，現(xiàn)階段，我國故障檢測技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到保持設(shè)備完整性的無損檢測診斷技術(shù)水平，在保持機(jī)械設(shè)備完整狀態(tài)下，通過一些儀器和檢測手法就可以判斷出故障的性質(zhì)和部位，只需要通過分析和檢測故障反饋信息就可以進(jìn)行有效的判斷，目前，大部分的故障檢測技術(shù)都屬于保持設(shè)備完整性的無損診斷技術(shù)。例如，對于煤礦機(jī)械設(shè)備的外部故障，通過有聲全息、滲透、超聲及磁粉等檢測手段就可以有效地診斷出外部故障。而對于煤礦機(jī)械設(shè)備內(nèi)部故障，則可以通過微波、射線以及中子的檢測方法來診斷。這種檢測技術(shù)是需要根據(jù)煤礦機(jī)械設(shè)備的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，并且需要分析綜合數(shù)據(jù)來共同判斷故障的所在。

3.3 實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度診斷技術(shù)

煤礦機(jī)械設(shè)備在工作運(yùn)行時(shí)由于軸承、齒輪的轉(zhuǎn)動肯定會產(chǎn)生一定的熱量，這些熱量相對應(yīng)的溫度值是有一定范圍的，對于容易產(chǎn)生高溫的部位和零件，如軸承、齒輪、鏈條以及滾動體，在這些部分附近可以安裝一個(gè)溫度傳感器，這樣通過溫度傳感器來收集其溫度的變化，當(dāng)運(yùn)行溫度超出正常范圍時(shí)，就可以準(zhǔn)確地判斷出故障發(fā)生的位置并分析出故障的原因，通過這樣實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度的技術(shù)，維修人員可以通過連續(xù)監(jiān)測的歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)其變化的規(guī)律迅速分析出煤礦機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)是否正常，它的靈敏性、準(zhǔn)確性以及可靠性都很強(qiáng)，但是，只能對溫度變化進(jìn)行有效的診斷，還是有一定的局限性，同時(shí)，對溫度傳感器的設(shè)計(jì)和安裝提出了更高的要求。

4 故障診斷技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用分析

4.1 在高壓異步電機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用

隨著時(shí)代的發(fā)展，電機(jī)也在改革和升級，現(xiàn)階段，在我國煤礦機(jī)械設(shè)備中大多數(shù)應(yīng)用的都是高壓異步電機(jī)，面對日益增長的能源需求，煤礦生產(chǎn)都是連續(xù)作業(yè)的，而且電機(jī)的工作環(huán)境還不容樂觀，在長期的工作運(yùn)行中，外加一些因素的影響，讓電機(jī)的絕緣層出現(xiàn)了一定的老化，這很容易產(chǎn)生高壓短路事故。為了有效避免高壓短路事故的發(fā)生，就要對高壓異步電機(jī)應(yīng)用故障診斷技術(shù)，對電機(jī)溫絕緣值等參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)測。通常都是采用放電診斷法進(jìn)行檢測，因?yàn)殡姍C(jī)在發(fā)生高壓短路故障前，通常都會出現(xiàn)局部放電的異?，F(xiàn)象，通過監(jiān)測絕緣狀態(tài)來預(yù)測電機(jī)的使用壽命，從而判定電機(jī)的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)超出可控范圍就及時(shí)保修，從而保障電機(jī)能夠充分發(fā)揮作用。

4.2 在提升機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用

在煤礦開采和生產(chǎn)過程中，都會用到提升機(jī)，這種煤礦機(jī)械設(shè)備體積龐大，是大型的煤礦機(jī)械設(shè)備的一種，提升機(jī)一旦發(fā)生事故后果不堪設(shè)想，是煤礦事故中名列前茅的重大事故，性質(zhì)十分惡劣。這種設(shè)備中應(yīng)用故障診斷技術(shù)可以在不拆卸設(shè)備的情況下就高效地診斷出其故障所在位置，利用無損監(jiān)測技術(shù)中的超聲波檢測技術(shù)對提升機(jī)進(jìn)行斷面掃描，這樣就可以快速精準(zhǔn)地找到故障的部位，對其進(jìn)行及時(shí)的維修，這種超聲波檢測技術(shù)可以有效避免提升機(jī)事故的發(fā)生，還不影響生產(chǎn)。另外，還可以通過油質(zhì)抽樣檢測技術(shù)對提升機(jī)的運(yùn)行速率進(jìn)行判定，及時(shí)指導(dǎo)該設(shè)備的維修和保養(yǎng)工作。

4.3 應(yīng)用在帶式運(yùn)輸機(jī)設(shè)備中

帶式運(yùn)輸機(jī)是煤礦機(jī)械設(shè)備中故障率最高的一種設(shè)備，但是，因?yàn)樗妮斔土考哟?，在煤礦生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，成為煤礦生產(chǎn)中最常見的運(yùn)輸傳送設(shè)備。而帶式運(yùn)輸機(jī)最容易發(fā)生故障的部位就是驅(qū)動滾輪，帶式運(yùn)輸機(jī)在礦井的惡劣環(huán)境中，很容易出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，這樣就會讓大量的煤礦資源發(fā)生堆積，而這種堆積就會讓驅(qū)動滾輪的溫度急速升高，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，當(dāng)溫度升到一定程度時(shí)就會引燃膠帶附近的煤粉，發(fā)生爆炸。針對這樣的情況，可以將紅外熱敏溫度傳感器安裝在驅(qū)動滾輪的附近，距離要測算精準(zhǔn)，利用其檢測滾筒表面的溫度，其安裝簡單，敏感度強(qiáng)，測量精準(zhǔn)，當(dāng)檢測到的溫度值超出正常范圍時(shí)，就會觸發(fā)警報(bào)裝置，同時(shí)，也會觸發(fā)自動灑水裝置來進(jìn)行降溫，從而有效避免安全事故發(fā)生。

5 結(jié)語

煤礦機(jī)械設(shè)備是確保煤礦生產(chǎn)的重要設(shè)施，而且種類繁多、型號各異，根據(jù)不同種類的煤礦機(jī)械設(shè)備來合理選擇故障診斷技術(shù)，不但有效提升了煤礦機(jī)械設(shè)備的工作效率，還極大地降低了機(jī)械故障的發(fā)生率。