煤礦設備維修應用無損檢測技術的分析

周家豪

（赤峰礦安檢驗檢測有限責任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

在通過無損檢測技術進行煤礦設備維修的過程中，煤礦企業(yè)與技術人員一定要將實際的設備維修項目概況作為依據(jù)，明確煤礦設備維修中的主要無損檢測技術，然后根據(jù)實際情況與實際維修需求，選擇合理的無損檢測技術進行設備檢修。在此過程中，煤礦企業(yè)也應該通過合理的措施來加強無損檢修技術的質(zhì)量控制。通過這樣的方式，才可以讓無損檢修技術的應用優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，從而有效確保煤礦設備的維修質(zhì)量，滿足煤礦設備的實際應用需求，促進煤礦企業(yè)在當今時代中的良好經(jīng)營與發(fā)展。

1 項目概況

在某煤礦的采掘作業(yè)過程中，其掘進設備的齒輪箱出現(xiàn)了故障。為防止普通檢修所導致的齒輪箱破壞情況，在本次煤礦掘進設備的齒輪箱檢測中，該煤礦企業(yè)按照專家建議，選擇無損檢測技術來進行檢修。根據(jù)該煤礦企業(yè)的掘進設備實際情況，在本次檢測項目中，主要應用的是VA-12 型振動測量儀等無損檢測設備，通過超聲波無損檢測技術以及紅外線無損檢測技術來進行設備檢測，從而為煤礦掘進設備后續(xù)的維修工作提供了重要參考。本文便是對該煤礦設備檢修項目中的無損檢測技術應用進行分析。

2 煤礦設備維修中的主要無損檢測關鍵技術

在本次某煤礦掘進設備維修過程中，主要應用的無損檢測技術是超聲波無損檢測技術以及紅外線無損檢測技術。以下是對這兩種主要技術及其原理所進行的分析。

2.1 超聲波無損檢測技術

在煤礦設備維修中，超聲波無損檢測技術是一種新興的無損檢測技術形式。該技術具有設備體積小、質(zhì)量輕、應用便捷、檢測速度快、檢測信息豐富、靈敏度高、穿透能力強、方向性好等諸多優(yōu)勢，且該技術的應用也不會對人體造成傷害。憑借著這些優(yōu)勢，超聲波無損檢測技術已經(jīng)在當今的煤礦設備檢修中得到了廣泛應用。

具體檢測中，超聲波無損檢測技術的主要原理是超聲波在連續(xù)均勻的彈性介質(zhì)中傳播并不會產(chǎn)生過多的能量損失，但是如果介質(zhì)材料中有缺陷和晶界等不連續(xù)阻隔存在時，超聲波便會出現(xiàn)衰減、繞射、散射、折射、和反射等情況，其聲波能量也會大量損失。此時，通過接收器接收到的超聲波信號也會出現(xiàn)相應的頻率、波形、振幅和聲時等變化。通過這些變化的測定，便可對煤礦設備內(nèi)部情況及其材料性質(zhì)等缺陷做出科學判斷。在超聲波遇到缺陷面的情況下，其發(fā)射回波幅度將會出現(xiàn)異常增加現(xiàn)象，通過反射幅度、相位以及延遲等，便可實現(xiàn)缺陷位置、缺陷形狀和缺陷面積的準確判斷[1]。

2.2 紅外線無損檢測技術

紅外線無損檢測技術是近年來發(fā)展起來的一種新型無損檢測技術形式，將該技術應用到煤礦設備無損檢測中，可與其他無損檢測技術相結(jié)合，從而達到良好的技術補充效果，進一步提升煤礦設備無損檢測的精度及其可靠性。該技術在金屬與非金屬材料無損檢測中都適用，且具有檢測面積大、檢測結(jié)果可視化、無污染、設備便攜、檢測速度快等諸多優(yōu)勢。憑借著這些優(yōu)勢，紅外線無損檢測技術在當今的煤礦設備維修中備受歡迎。

具體應用中，紅外線無損檢測技術的主要原理是當物體和環(huán)境之間存在溫度差異的情況下，物體內(nèi)部就會有熱量運動產(chǎn)生。在煤礦設備的無損檢測中，如果將熱量注入檢測部位，其中一定會有一部分的熱量擴散到外部，從而使檢測部分的試件表面溫度分布發(fā)生變化。如果設備不存在缺陷，隨著熱流的均勻注入，這些熱流將會均勻地擴散到檢測件的內(nèi)部，或從其表面均勻擴散，所以其表面上也會分布著一個均勻的溫度場。如果設備存在缺陷，熱流到達缺陷部位時便會受到阻礙，從而形成熱量堆積，檢測件表面也將會出現(xiàn)局部高溫現(xiàn)象。如果檢測件內(nèi)部具有導熱性缺陷，其表面會出現(xiàn)局部冷區(qū)現(xiàn)象[2]。通過這樣的方式，便可對煤礦設備的缺陷位置、缺陷尺寸及其與表面距離等做出科學判斷。

3 無損檢測技術在煤礦設備維修中的具體應用分析

在通過無損檢測技術進行煤礦設備維修的過程中，煤礦企業(yè)與技術人員首先需要根據(jù)實際情況來實現(xiàn)無損檢測技術的合理選擇，然后再結(jié)合實際檢測需求，對所選的無損檢測技術以及相應設備加以合理應用，從而實現(xiàn)無損檢測結(jié)果的科學分析，最后再根據(jù)檢測結(jié)果來進行相應的故障處理。以下是本次煤礦采掘設備齒輪箱維修中的無損檢測技術應用及其維修處理措施分析。

3.1 無損檢測技術的選擇

在通過無損檢測技術進行煤礦設備檢修之前，首先需要對設備工件進行檢查，包括其材質(zhì)與加工情況等，從而實現(xiàn)無損檢測技術的合理選擇。就目前來看，可以應用到煤礦設備維修中的無損檢測技術有很多種，比如渦流無損檢測技術、磁粉無損檢測技術、超聲發(fā)射無損檢測技術、微波無損檢測技術、射線無損檢測技術、伽馬射線無損檢測技術、中子無損檢測技術、超聲波無損檢測技術、紅外線無損檢測技術等。具體檢測中，需根據(jù)設備材料的厚度來實現(xiàn)無損檢測技術的合理選擇[3]。表1 為幾種主要試件厚度及其無損檢測技術選擇情況。

表1 幾種主要試件厚度及其無損檢測技術選擇情況

因本次項目中需要檢測的煤礦掘進設備齒輪厚度較大，所以在具體檢測中，選擇了超聲波無損檢測技術和紅外線無損檢測技術。

3.2 無損檢測技術的應用

在本次的煤礦掘進設備齒輪箱結(jié)構(gòu)無損檢測中，主要通過無損檢測器對其進行振動檢測。這種檢測設備在煤礦開采現(xiàn)場設備診斷及其振動測量中都十分適用，能夠?qū)崿F(xiàn)振動三要素以及峰值系數(shù)的全面顯示，可直接在現(xiàn)場實現(xiàn)FFT 分析，且對于檢測現(xiàn)場的光線條件沒有特殊要求，無論是在室內(nèi)還是室外，都能夠獲得準確的檢測結(jié)果。在通過該設備進行檢測的過程中，通過超聲波無損檢測技術與紅外線無損檢測技術的應用，可實現(xiàn)整體檢測質(zhì)量的良好控制，從而獲得科學合理的檢測結(jié)果。表2 是本次所應用的無損檢測設備主要參數(shù)情況。

表2 本次所應用的無損檢測設備主要參數(shù)情況

3.3 無損檢測結(jié)果分析

在通過上述設備與技術進行該煤礦采掘設備齒輪箱無損檢測的過程中，通過設備故障的科學診斷與分析，實現(xiàn)了故障檢測效果的良好控制，同時也實現(xiàn)了故障檢查效率的最大化提升。以下是本次煤礦采掘設備齒輪箱無損檢測中獲得的具體檢測結(jié)果：

經(jīng)試驗與研究發(fā)現(xiàn)，檢測中的時域信號具有較大的變化幅度，在周期性沖擊作用下，檢測中的振動周期是0.077s，振動頻率是22.3Hz，因此我們可以將其看成是一個37t 齒輪軸轉(zhuǎn)頻。通過多次試驗結(jié)果的對比研究發(fā)現(xiàn)，在整個試驗過程中，其頻率具有較大的變化幅度，且大部分的頻率成分都在620Hz。但是試驗過程中的頻率峰值卻比較小，且峰值的分布也相對較為分散，大部分的頻率成分都是嚙合頻率和倍頻形式。由此可判斷出，嚙合頻率在620Hz。

經(jīng)上述分析得出，該煤礦采掘設備齒輪箱具有振動故障問題，因其振動頻率比較大，所以對實際的振動檢查效果造成了不良影響，對故障檢查的有效性比較不利。為解決這一問題，需要通過合理的措施來進行故障檢測，從而提升該裝置的維修效果，使其故障得以有效消除[4]。

3.4 煤礦機械設備維修

通過進一步檢測與分析可知，在該煤礦掘進設備產(chǎn)生了振動故障之后，其齒輪修理方面的故障也比較嚴重，從而對其齒輪故障的具體處理結(jié)果造成了很大程度的不良影響。針對這些故障，具體維修中，需要從齒輪磨損和齒輪箱殼體這兩個方面的故障內(nèi)容著手來進行故障維修。以下是本次煤礦采掘設備的具體維修措施：

3.4.1 齒輪維修

由于齒輪有兩個面，因此當單面齒輪發(fā)生了磨損故障后，可將齒輪位置調(diào)換，也就是將其翻轉(zhuǎn)180°，從而達到換向使用效果。通過這樣的方式，便可實現(xiàn)齒輪使用壽命的顯著提升，并有效降低齒輪頻繁更換所造成的成本浪費情況。

3.4.2 齒輪堆焊修復

在煤礦采掘設備齒輪修復過程中，堆焊修復是一項較為關鍵的維修技術形式。在通過堆焊工藝進行齒輪修復的過程中，可讓堆焊的應用得到綜合管控。具體堆焊中，需要通過熱堿水做好齒輪的熱處理工作，從而有效提升堆焊處理效果，且施焊中需要將齒輪磨損的位置做好修復，并使其露出金屬表面的光澤。通過這樣的方式，便可實現(xiàn)煤礦采掘設備齒輪應用效果的進一步提升。

3.4.3 齒輪殼體修復

通過進一步的檢查與分析發(fā)現(xiàn)，該煤礦采掘設備的齒輪箱之所以產(chǎn)生異常振動，其主要原因是齒輪箱的軸承座孔在修理過程中產(chǎn)生了磨損。為實現(xiàn)齒輪箱磨損的良好控制，具體維修中，需要對鏜孔鑲套的應用加以有效控制。在具體的故障分析中，需要對鑲套材料加以合理選用，本次選擇的是ht20-40 灰鑄鐵材料。針對鑲套的偏差，具體控制中，對于圓柱度，其偏差不可超過0.03mm；對于長度，其偏差不可超過0.06mm；對于平行度，其全長偏差不可超過0.06mm，通過這樣的方式，才可以讓齒輪箱的控制效果得以顯著提升，從而達到良好的振動控制效果，確保齒輪箱維修質(zhì)量。

3.4.4 齒輪箱裂紋維修

在通過超聲波無損檢測和紅外線無損檢測技術進行檢測中發(fā)現(xiàn)，該煤礦采掘設備的齒輪箱體有裂紋現(xiàn)象。針對齒輪箱上的裂紋，具體維修中，可通過厚度是3mm 的鋼板來進行修補處理，通過焊接法將鋼板焊接到裂紋位置，從而實現(xiàn)齒輪箱裂紋的良好處理。通過這樣的方式，便可有效解決煤礦采掘設備的齒輪箱裂紋故障問題，使其在采煤作業(yè)中得以良好應用，并進一步降低齒輪箱破損對采掘設備故障檢測的影響，提升其后續(xù)的故障檢測與維修質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，在煤礦設備的維修工作中，通過無損檢測技術的合理應用，可在不破壞設備零部件的基礎上實現(xiàn)設備故障的科學診斷，從而為其故障維修提供重要依據(jù)。基于此，煤礦企業(yè)與檢修技術人員一定要充分了解各種無損檢測技術的應用，并根據(jù)實際的設備維修檢測需求來選擇合理的無損檢測技術。通過這樣的方式，才可以有效提升煤礦設備的檢測與維修質(zhì)量，滿足煤礦企業(yè)在當今時代中的經(jīng)營與發(fā)展需求。