礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修與技術(shù)改造

楊丁山，吳俊杰

（江西銅業(yè)集團(tuán)(德興)鑄造有限公司，江西 德興 334224）

礦山機(jī)電設(shè)備是礦山資源開(kāi)采與生產(chǎn)中需要用到機(jī)械設(shè)備，其運(yùn)行是否穩(wěn)定將直接關(guān)系到礦山開(kāi)采工作效率和質(zhì)量。但是由于礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行環(huán)境比較差，通常情況下是在高溫、潮濕的環(huán)境中生產(chǎn)運(yùn)行，這種環(huán)境給礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生了一定的影響，并且礦山機(jī)電設(shè)備工作時(shí)間較長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行導(dǎo)致礦山機(jī)電設(shè)備磨損率較大[1]。以上種種原因?qū)е碌V山機(jī)電設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障，為了保證礦山機(jī)電設(shè)備的工作效率以及工作質(zhì)量，需要定期或者定時(shí)對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障檢修[2]。但是就目前礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修情況而言，雖然現(xiàn)有技術(shù)與方法能夠?qū)ΡＷC礦山機(jī)電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行起到作用，但是還是存在一些問(wèn)題，比如礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修靈活性較差，檢修效率比較差，檢修質(zhì)量沒(méi)有保障，更重要的是現(xiàn)代礦山機(jī)電設(shè)備的故障類型比較多，故障檢修的周期不再遵循傳統(tǒng)的礦山機(jī)電設(shè)備磨損規(guī)律，并且現(xiàn)有的故障檢修技術(shù)無(wú)法明確礦山機(jī)電設(shè)備故障周期，因此目前礦山開(kāi)采行業(yè)急需要解決礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修問(wèn)題以及技術(shù)改造問(wèn)題，為此提出礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修與技術(shù)改造。

1 礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修

（1）礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修技術(shù)概述。礦山機(jī)電設(shè)備在使用中會(huì)對(duì)設(shè)備自身的零部件造成不同程度的磨損、變形以及腐蝕，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因主要分為自然因素和人為因素，其中自然因素包括使用環(huán)境溫度、濕度等，人為因素包括操作不合理、使用不當(dāng)、維護(hù)不當(dāng)?shù)?，為了保證礦山機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)效率，目前主要采用的有效手段為對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障檢修，通過(guò)采用一些故障檢修技術(shù)使礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行得到全面的維護(hù)和管理，延長(zhǎng)礦山機(jī)電設(shè)備的使用壽命。目前現(xiàn)有的礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修中使用的關(guān)鍵技術(shù)主要包括數(shù)學(xué)模型、信息采集技術(shù)、分析與故障識(shí)別技術(shù)、信息處理技術(shù)等，這些技術(shù)的應(yīng)用主要包括兩方面，一方面是對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行故障診斷，另一方面是針對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行故障進(jìn)行分析與處理。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)以及信息處理與分析技術(shù)對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合性診斷與維修，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行情況，對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行故障及早發(fā)現(xiàn)，及早處理，將礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的安全隱患消滅于無(wú)形之中。礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修技術(shù)應(yīng)用下來(lái)，大致可以分為五個(gè)步驟，建立數(shù)學(xué)模型、運(yùn)用傳感裝置采集運(yùn)行數(shù)據(jù)、對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、識(shí)別礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障、對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行維修，下圖為礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修技術(shù)流程圖。

如圖1所示，礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修流程大致分為五部分，①建立數(shù)學(xué)模型。根據(jù)礦山機(jī)電設(shè)備實(shí)際情況建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)模型反應(yīng)出礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，模擬出礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障邏輯關(guān)系。②安裝傳感裝置。安轉(zhuǎn)傳感裝置的目的是采集到礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，為后續(xù)礦山機(jī)電設(shè)備故障分析與識(shí)別提供數(shù)據(jù)支撐。③信息處理及分析。利用數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)采集到的礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，提取到故障特征，并利用分析技術(shù)對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備目前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷。④故障處理。針對(duì)分析到的礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障進(jìn)行處理，保證礦山機(jī)電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修流程圖

（2）礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修存在的問(wèn)題。目前礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修所采用的技術(shù)和方法存在一些問(wèn)題，其主要包括以下幾點(diǎn)。第一，選取的傳感裝置不合理，安裝位置不當(dāng)。目前應(yīng)用于礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修的傳感裝置比較單一，只采用一種類型的傳感裝置采集礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，用于識(shí)別礦山機(jī)械設(shè)備故障的參數(shù)特征有多種，其中主要包括運(yùn)行溫度、軸承轉(zhuǎn)速、振動(dòng)頻率、運(yùn)行壓力等，僅依靠一種類型的傳感裝置采集到多種運(yùn)行參數(shù)，無(wú)論是在數(shù)據(jù)采集效率上還是采集精度上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此導(dǎo)致傳感裝置采集到的運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)不夠全面，無(wú)法為礦山機(jī)電設(shè)備故障識(shí)別與診斷提供充足的數(shù)據(jù)依據(jù)，最終會(huì)影響到礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修質(zhì)量。此外傳感裝置的安裝位置也不夠合理，目前在礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修技術(shù)操作中，傳感裝置通常安裝在機(jī)電設(shè)備的兩側(cè)，礦山機(jī)電設(shè)備故障多出現(xiàn)在軸承、下盤(pán)零部件等區(qū)域，而安裝再機(jī)電設(shè)備的兩側(cè)與故障點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，會(huì)出現(xiàn)采集到無(wú)效數(shù)據(jù)或者是無(wú)用數(shù)據(jù)。第二，礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修技術(shù)的操作會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備造成一定程度的損壞，這是因?yàn)楝F(xiàn)有的檢修技術(shù)大部分還需要人工去拆卸診斷，在這一過(guò)程中會(huì)造成部分零部件丟失和損壞，現(xiàn)有的檢修技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)。除了以上提出的幾點(diǎn)問(wèn)題之外，目前礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修技術(shù)還存在檢修精度差、效率低等問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在導(dǎo)致礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修效果較差，急需對(duì)其進(jìn)行改造。

2 礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修技術(shù)改造

（1）傳感技術(shù)改造。從上文分析到礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修技術(shù)中，傳感裝置在選型上和安裝位置上存在問(wèn)題，因此對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修技術(shù)改造，首先對(duì)傳感技術(shù)進(jìn)行改造。根據(jù)礦山機(jī)電設(shè)備故障數(shù)據(jù)采集需求，考慮到傳感裝置需要采集運(yùn)行溫度、運(yùn)行壓力、運(yùn)行轉(zhuǎn)速、運(yùn)行振動(dòng)幅度及頻率等參數(shù)，在故障數(shù)據(jù)采集中引用溫度傳感器、壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、振幅傳感器四種傳感裝置，對(duì)每一種故障參數(shù)都采用專門(mén)的傳感裝置，其中溫度傳感裝置采用GDFA-69DA型號(hào)，壓力傳感器采用OSDF-5SD5型號(hào)，轉(zhuǎn)速傳感器采用KKPK-S25D型號(hào)，振幅傳感器采用KOSD-69AD型號(hào)。以上采用的傳感裝置均可以在溫度文-70°-95°，濕度在10%～75%環(huán)境中正常運(yùn)行，其中振幅傳感裝置是一種無(wú)損采集裝置，在對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備振動(dòng)頻率以及振動(dòng)幅度參數(shù)采集中不會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備造成損壞。

針對(duì)各種運(yùn)行參數(shù)采集需求，以及礦山機(jī)電設(shè)備故障特征，對(duì)各類傳感裝置的安裝位置進(jìn)行重新設(shè)定。其中溫度傳感器主要是采集礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行溫度，而引發(fā)礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行高溫的關(guān)鍵部件為軸承，因軸承轉(zhuǎn)速過(guò)高而導(dǎo)致高溫，因此溫度傳感裝置的安裝位置設(shè)定在礦山機(jī)電設(shè)備的軸承內(nèi)側(cè)；壓力傳感器主要采集礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行壓力，最能反映出礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行壓力的部件為底盤(pán)，因此將壓力傳感裝置安裝在礦山機(jī)電設(shè)備的底盤(pán)中部；轉(zhuǎn)速傳感器主要采集的是礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，因此將轉(zhuǎn)速傳感器安裝在礦山機(jī)電設(shè)備軸心處；振幅傳感器主要采集的是礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)頻率與振動(dòng)幅度，因此將振幅傳感器安裝在礦山機(jī)電設(shè)備的右側(cè)下方。通過(guò)以上對(duì)傳感裝置重新選型以及安裝位置重新確定，完成對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修技術(shù)中傳感技術(shù)的改造。

（2）引入全生產(chǎn)保全技術(shù)。為了提高礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修質(zhì)量，在技術(shù)中引入全生產(chǎn)保全理論，利用全生產(chǎn)保全技術(shù)對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全生命周期管理，并為礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修提供一套系統(tǒng)的、一體化的檢修體系，下圖為基于全生產(chǎn)保全技術(shù)的礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修一體化體系圖。

結(jié)合圖2內(nèi)容，全生產(chǎn)保全技術(shù)可以對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)、故障周期、設(shè)備信息以及設(shè)備零部件進(jìn)行系統(tǒng)的管理，以早發(fā)現(xiàn)早處理為保全目標(biāo)，整個(gè)技術(shù)涉及礦山機(jī)電設(shè)備故障記錄、檢修記錄、檢修跟蹤等，對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修所有信息盡量記錄，并分析出礦山機(jī)電設(shè)備故障規(guī)律以及故障周期，為以后的礦山機(jī)電設(shè)備故障處理以及故障檢修提供全面的信息，并且還會(huì)對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行定期評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)出即將發(fā)生的設(shè)備故障，為礦山機(jī)電設(shè)備故障處理提供可靠的信息依據(jù)，以此保證礦山機(jī)電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。以上通過(guò)對(duì)傳感技術(shù)的改造以及全生產(chǎn)保全技術(shù)的引用，完成了度礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修技術(shù)改造，進(jìn)而完成了對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修與技術(shù)改造。

圖2 基于全生產(chǎn)保全技術(shù)的礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修一體化體系圖

3 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合目前礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修現(xiàn)狀，對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢修與技術(shù)改造進(jìn)行了研究，針對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修存在的問(wèn)題以及需求，提出了相關(guān)的故障檢修理論，此次研究對(duì)提高礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量與安全，提高礦山開(kāi)采效率和精度，以及延長(zhǎng)礦山機(jī)電設(shè)備使用壽命具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于此次研究篇幅有限，對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修技術(shù)的研究不夠深入，并且提出的改造方案內(nèi)容還存在一些不足之處，因此今后仍會(huì)對(duì)該方面進(jìn)行進(jìn)一步研究，提高礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修技術(shù)水平。