煤礦設(shè)備潤滑油故障診斷研究

＊崔 燕

（晉城乾泰安全技術(shù)有限責(zé)任公司 山西 048006）

引言

目前，由于市場競爭激烈，煤礦企業(yè)要想在市場中脫穎而出，不僅要實(shí)施先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，還要全面提升管理水平，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。而煤礦生產(chǎn)離不開大量的生產(chǎn)設(shè)備，要保障煤礦設(shè)備處于良好運(yùn)行狀態(tài)，其潤滑管理和維護(hù)工作逐漸顯示其重要性。因?yàn)椋哔|(zhì)量的潤滑管理關(guān)系到企業(yè)正常生產(chǎn)和收益，只有不斷提升設(shè)備潤滑管理的質(zhì)量，才能有效提升企業(yè)競爭力，促進(jìn)企業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

1.潤滑油控制監(jiān)測技術(shù)

隨著工業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備潤滑油控制監(jiān)測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，主要包括潤滑油以及磨損顆粒分析兩種。潤滑油分析技術(shù)，用于檢測設(shè)備潤滑狀態(tài)，因潤滑不良引起的故障。其故障多是由于潤滑油流失，導(dǎo)致潤滑油的理化性能發(fā)生變化。磨損顆粒分析技術(shù)，通過監(jiān)測及診斷機(jī)器摩擦狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的分析。其工作原理是分析油中磨損顆粒的大小、顏色、濃度以反映潤滑油的工作特性。

(1)潤滑油理化性質(zhì)分析

潤滑油理化性質(zhì)分析有幾項(xiàng)內(nèi)容，首先是油品降解，包括潤滑油的粘度、密度以及測量酸值等。其次是油品添加劑的損失量，以保證潤滑油使設(shè)備達(dá)到抗磨和抗氧化的作用。添加劑內(nèi)通常含有Ba、P和Zn等化學(xué)元素。隨著潤滑油的消耗其介質(zhì)產(chǎn)生相應(yīng)元素的化合物也會(huì)產(chǎn)生變化。元素分析采用等離子體光譜儀，分析化合物通常采用傅里葉紅外光譜檢測。最后是對油液污染的檢測，潤滑油在使用中，會(huì)在外來污染物或設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生物質(zhì)進(jìn)入潤滑油，而造成油液污染情況。這些污染質(zhì)會(huì)直接影響潤滑油的工作性能，如果檢測到元素含量突增，則基本可以判斷潤滑油被污染了。

(2)潤滑油中的磨粒分析

該方法的檢測內(nèi)容有，用潤滑油的化學(xué)成分，判斷設(shè)備磨損的類型。通過檢測油濃度含量，評估磨損程度和估計(jì)設(shè)備故障和磨損率，利用油量大小評估磨損的嚴(yán)重程度，最后可以利用油液的幾何形狀，評價(jià)摩擦力矩磨損情況。因此，油液監(jiān)測診斷技術(shù)，常用于設(shè)備故障的診斷，其技術(shù)也決定了設(shè)備管理水平的發(fā)展，設(shè)備維護(hù)經(jīng)過一段時(shí)間，還必須進(jìn)行定期的預(yù)防性維護(hù)、預(yù)測性維護(hù)以及主動(dòng)預(yù)防性維護(hù)工作。現(xiàn)以某輸送機(jī)減速機(jī)油檢為例，刮板機(jī)尾部減速器發(fā)現(xiàn)輕度磨粒，經(jīng)過一周后取樣檢測，被告知要更換機(jī)油，采樣檢測磨粒達(dá)到45μm，潤滑油中出現(xiàn)大量顆粒和磨損，單位要求工作人員再次換油，并繼續(xù)取樣進(jìn)行監(jiān)測，四天后取樣檢測達(dá)75μm，同時(shí)出現(xiàn)深色氧化磨粒，設(shè)備中發(fā)出異常聲音。維修人員檢查箱體內(nèi)的傳動(dòng)齒輪，發(fā)現(xiàn)輪齒部分裸露。由此確定了設(shè)備更換方案，通過維修中心拆解，發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)輪齒磨損嚴(yán)重，減速機(jī)內(nèi)存在大量磨損顆粒。分析后得知工作面生產(chǎn)過程中矸石量較大，減速器過煤量大，因此產(chǎn)生磨損疲勞造成了減速設(shè)備的損壞。

2.煤礦機(jī)械設(shè)備潤滑故障診斷研究及管理工作要點(diǎn)

(1)研究計(jì)劃和技術(shù)路線

根據(jù)研究內(nèi)容，制定相應(yīng)的研究計(jì)劃，主要通過分析潤滑油的理化性能及相關(guān)指標(biāo)、檢測潤滑油污染程度、設(shè)備運(yùn)行狀況和潤滑狀態(tài)。通過利用鐵譜分析手段，利用計(jì)算機(jī)處理軟件，結(jié)合相關(guān)專家的專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)，評估設(shè)備運(yùn)行狀況，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況的優(yōu)劣，制定設(shè)備的維修方案。

(2)潤滑油檢測技術(shù)注意事項(xiàng)

煤礦設(shè)備復(fù)雜，油品種類多。在通過理化性能分析和潤滑性能試驗(yàn)時(shí)，要查明設(shè)備故障原因，檢查相應(yīng)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)備潤滑更換。另外煤礦機(jī)械設(shè)備工作量和任務(wù)大，基于鐵譜分析方法，監(jiān)測重要設(shè)備的運(yùn)行狀況，以有效成為確定設(shè)備的故障的判斷依據(jù)，根據(jù)情況主動(dòng)對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。最后煤礦作業(yè)存在環(huán)境污染問題。通過分析油污機(jī)理，確定設(shè)備損害程度，同時(shí)還要研究油污清洗方法，延長潤滑油的使用壽命，減少材料資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

(3)煤礦設(shè)備潤滑控制要點(diǎn)

技術(shù)人員要加強(qiáng)對煤礦設(shè)備潤滑的日常檢查。由于良好設(shè)備潤滑離不開日常規(guī)范的管理。設(shè)備的日常潤滑保養(yǎng)，是提升其運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)鍵內(nèi)容。因此，必須要對潤滑管理工作給以極大的關(guān)注。

在煤礦機(jī)械設(shè)備的維護(hù)過程中，技術(shù)人員要做好檢查記錄，及時(shí)解決出現(xiàn)的問題。嚴(yán)格按規(guī)定和設(shè)備情況進(jìn)行潤滑管理，尤其重點(diǎn)關(guān)注大型設(shè)備的潤滑狀況。在設(shè)備潤滑維護(hù)管理中，企業(yè)應(yīng)建立科學(xué)可行的規(guī)章制度，明確相關(guān)操作人員的工作內(nèi)容和職責(zé)，以有效減少機(jī)械設(shè)備故障的發(fā)生。技術(shù)人員要定期對潤滑油進(jìn)行取樣檢驗(yàn)。要定期檢查其運(yùn)行情況，嚴(yán)格按規(guī)程和潤滑要求進(jìn)行管理。要使用專業(yè)工具，對設(shè)備的噪聲、溫度以及振動(dòng)情況進(jìn)行檢查。加強(qiáng)對設(shè)備的衛(wèi)生和異常故障的處理。設(shè)備潤滑油量應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求并由技術(shù)人員現(xiàn)場確認(rèn)。設(shè)備潤滑管理過程中，設(shè)備管理人員應(yīng)定期對設(shè)備進(jìn)行潤滑油取樣，并及時(shí)實(shí)施檢測和分析。診斷和分析油中雜質(zhì)的變化。通過檢測記錄和監(jiān)控狀態(tài)變化，制定科學(xué)的維護(hù)措施。

(4)明確設(shè)備選用潤滑油的原則

由于不同設(shè)備的運(yùn)行速度和負(fù)荷存在差異。而潤滑油種類繁多，這給設(shè)備潤滑管理提供了大量的選擇機(jī)會(huì)。為有效提高設(shè)備潤滑管理質(zhì)量，降低能耗和運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)，技術(shù)人員要在評估設(shè)備運(yùn)行條件、負(fù)荷以及溫度等條件的基礎(chǔ)上，合理選擇潤滑產(chǎn)品。要優(yōu)先使用粘度較低產(chǎn)品，以減少能源消耗，提高設(shè)備運(yùn)行安全性能，特別是在高速低負(fù)荷設(shè)備運(yùn)行過程中，低粘度的潤滑產(chǎn)品的作用會(huì)更好。

對于低速高負(fù)載的設(shè)備，應(yīng)首選高粘度的潤滑產(chǎn)品。潤滑油的粘度高，其負(fù)載則越重。更能使油膜在高壓下保持長時(shí)間運(yùn)行，有效保護(hù)了摩擦件。當(dāng)機(jī)械設(shè)備環(huán)境溫度較低時(shí)，應(yīng)選用低凝固點(diǎn)、低粘度的潤滑產(chǎn)品。因?yàn)闈櫥偷恼扯仍诟邷叵?，?huì)隨著溫度升高而下降。另外，保證沖擊設(shè)備潤滑效果，要選擇粘度高的潤滑產(chǎn)品，提升設(shè)備負(fù)載下的潤滑效果。

(5)要注意設(shè)備潤滑油的應(yīng)用與實(shí)際需要是否相同

現(xiàn)代煤礦企業(yè)設(shè)備的應(yīng)用技術(shù)更加先進(jìn)，這也加快了潤滑油產(chǎn)品的增加。潤滑油的選擇取決于設(shè)備管理運(yùn)行要求。盡管許多潤滑的使用具有普遍的通用性能。但技術(shù)人員使用時(shí)，通常忽略了設(shè)備運(yùn)行中的環(huán)境溫度等運(yùn)行條件的限制。造成設(shè)備潤滑管理工作沒有充分發(fā)揮作用，影響了設(shè)備的正常運(yùn)行，所以，在選擇潤滑油產(chǎn)品時(shí)，技術(shù)管理人員必須分析設(shè)備狀況和潤滑劑的應(yīng)用范圍和使用性能，做出適當(dāng)?shù)倪x擇。

3.主要技術(shù)手段和組織方式

(1)潤滑脂的質(zhì)量控制方法及使用特點(diǎn)

潤滑脂的理化性能試驗(yàn)，是保證其性能的關(guān)鍵。為確保設(shè)備潤滑脂的安全性，技術(shù)人員須對新潤滑脂進(jìn)行必要的理化性能檢測。理化性能指標(biāo)測試，采用便攜式油品分析箱。其測試內(nèi)容包括，潤滑油粘度、含水量以及pH值。理化性能指標(biāo)測試一般使用滲透儀、傾點(diǎn)儀以及水分儀等設(shè)備進(jìn)行。按照國際標(biāo)準(zhǔn)和煤炭行業(yè)規(guī)定，并借鑒礦山企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，制定出科學(xué)的油品使用及檢測標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)對礦區(qū)油品進(jìn)行定期檢查，逐漸累積測試結(jié)果，并建立油品的理化指標(biāo)測試數(shù)據(jù)庫。

(2)鐵譜診斷方法與煤礦主要設(shè)備故障判據(jù)調(diào)查

根據(jù)礦設(shè)備實(shí)際使用情況，科學(xué)的確定監(jiān)測對象，并制定油樣取樣方法和周期，采用旋轉(zhuǎn)鐵譜分析和磨屑組分析方法。并主要監(jiān)測工作面煤機(jī)、起重機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、刮板等煤礦設(shè)備的磨損情況，同時(shí)還要建立全面的設(shè)備潤滑評估體系，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)施操作。

(3)煤礦設(shè)備潤滑管理系統(tǒng)軟件開發(fā)

軟件包括油樣數(shù)據(jù)輸入、鐵譜圖像和定性分析、參數(shù)趨勢分析、報(bào)告打印、曲線打印以及數(shù)據(jù)庫管理等模塊。其中，數(shù)據(jù)輸入模塊能采樣設(shè)備信息的輸入、油樣分析結(jié)果、鐵譜制備條件輸入。成像模塊能捕捉和保存磨損顆粒圖像。鐵譜定性分析模塊，根據(jù)鐵譜圖像得到磨粒的定性分析結(jié)果。檢測和分析計(jì)算系統(tǒng)正常磨損顆粒、嚴(yán)重磨損顆粒、疲勞剝落、層狀磨粒、紅色氧化物以及對設(shè)備狀況進(jìn)行客觀評估。通常以金屬顆粒、球形顆粒和其他雜質(zhì)顆粒濃度作為特征參數(shù)。定量參數(shù)分析模塊可對油樣的光密度、水分、酸值進(jìn)行分析，并繪制相應(yīng)的圖形。在完成分析步驟后，自動(dòng)保存輸入數(shù)據(jù)信息，生成文件格式的鐵譜分析報(bào)告。

(4)油液監(jiān)測技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化

近年來，科學(xué)技術(shù)得到了廣泛發(fā)展，機(jī)械設(shè)備診斷技術(shù)也成為重要的功能，并從區(qū)域集中向分布轉(zhuǎn)變。特別是計(jì)算機(jī)和傳感技術(shù)的發(fā)展，給信息化和自動(dòng)化技術(shù)帶來了巨大變化。對于礦山設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展，第一階段由用戶在線集中控制；第二階段則可以采用局域網(wǎng)，進(jìn)行集中或與分散控制相結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)備故障診斷系統(tǒng)或遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制；第三階段以互聯(lián)網(wǎng)為工作平臺，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)設(shè)備分析技術(shù)，在機(jī)械設(shè)備關(guān)鍵運(yùn)行部位安裝傳感器，以此對設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。設(shè)立設(shè)備狀態(tài)分析診斷中心，為遠(yuǎn)程管理決策提供支持。

遠(yuǎn)程診斷通過在線傳輸數(shù)據(jù)來完成，技術(shù)人員利用故障數(shù)據(jù)，為設(shè)備提供解決方案。使用傳統(tǒng)的傳感器診斷方法，僅用于區(qū)域現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)測和診斷。而使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，則可以克完全服這一限制，提高設(shè)備診斷的效率和準(zhǔn)確性。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，監(jiān)控器會(huì)向診斷分析服務(wù)器發(fā)送技術(shù)援助，并調(diào)動(dòng)技術(shù)人員及時(shí)診斷設(shè)備故障，開展維護(hù)工作。遠(yuǎn)程診斷技術(shù)將油液監(jiān)測數(shù)據(jù)，傳輸?shù)郊夹g(shù)診斷中心，并有效整合振動(dòng)、溫度等數(shù)據(jù)，作為設(shè)備運(yùn)行狀況的綜合標(biāo)準(zhǔn)。在專家協(xié)同診斷下，解決現(xiàn)場設(shè)備故障問題、實(shí)現(xiàn)了多功能的資源共享以及油品在線監(jiān)測。

(5)開發(fā)潤滑油監(jiān)測診斷系統(tǒng)

盡管國內(nèi)外都在開發(fā)潤滑油監(jiān)測故障診斷系統(tǒng)，但能夠應(yīng)用于生產(chǎn)并達(dá)到智能診斷故障的系統(tǒng)卻非常少。原因是缺乏建立完善的知識庫，基于潤滑油監(jiān)測的故障診斷技術(shù)，其診斷過程不僅數(shù)據(jù)量非常大而且復(fù)雜。不同潤滑油監(jiān)測方法獲得的數(shù)據(jù)信息沒有邏輯關(guān)系。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理耗費(fèi)大量時(shí)間。如運(yùn)行環(huán)境和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備，通過油控技術(shù)獲得診斷信息，其表現(xiàn)更加繁瑣和難以分析。由于診斷信息和潤滑油監(jiān)測信息是非結(jié)構(gòu)化的，因此難以用數(shù)學(xué)語言準(zhǔn)確定義。在程序中要對監(jiān)測技術(shù)和其相互關(guān)系進(jìn)行功能化和映射更加困難，導(dǎo)致的結(jié)果是潤滑油監(jiān)測設(shè)備測試數(shù)據(jù)來源比較單一，信息量不足，無法完全滿足故障診斷推理的實(shí)際要求。

由于上述原因，診斷主要存在以下故障：為便于技術(shù)分析，只從一個(gè)相似的機(jī)器型號中獲取數(shù)據(jù)信息。因此，從中獲得的診斷信息，適用的型號有限，診斷效果存在不便利性。由于故障數(shù)據(jù)間沒有明確的邏輯關(guān)系，多數(shù)是依靠技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)對專業(yè)知識和診斷規(guī)則分類，不能完全從理論層面推導(dǎo)設(shè)備故障。診斷規(guī)則也是通過系統(tǒng)分析推導(dǎo)而得出的，但由于計(jì)算復(fù)雜，普通人員難以適應(yīng)和接受。為了提高設(shè)備診斷系統(tǒng)的效率，必須要尋找能獲取和應(yīng)用專業(yè)知識，并能建立知識庫的方法。該方法應(yīng)必須以原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合大量專業(yè)技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行科學(xué)的理論推導(dǎo)，才能使知識庫有較高的完整性和實(shí)用性。為解決設(shè)備的實(shí)時(shí)現(xiàn)場監(jiān)測與診斷技術(shù)問題，必須要將潤滑油監(jiān)測技術(shù)的要點(diǎn)納入在線監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)中。自動(dòng)化是在線監(jiān)測用戶應(yīng)用的基本標(biāo)準(zhǔn)。對于相對集中固定設(shè)備或連續(xù)生產(chǎn)線，必須要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)并且連續(xù)的自動(dòng)的監(jiān)控。因此在線跟蹤技術(shù)提供了廣泛的開發(fā)和應(yīng)用突空間，使其成為當(dāng)前的研究的熱點(diǎn)。

4.結(jié)束語

在開展?jié)櫥O(jiān)測與故障研究中，科學(xué)監(jiān)測設(shè)備潤滑和磨損失效狀態(tài)，可顯著提高礦區(qū)機(jī)械設(shè)備的管理水平。通過對潤滑脂檢測標(biāo)準(zhǔn)和使用規(guī)范、鐵譜診斷方法、潤滑油污染控制技術(shù)和相關(guān)系統(tǒng)軟件開發(fā)的研究，加強(qiáng)了對煤礦設(shè)備潤滑作用的管理水平，降低了設(shè)備配件和潤滑油的消耗，提高機(jī)械設(shè)備正常的使用效率，節(jié)約設(shè)備維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)資源回收和再利用的環(huán)保目標(biāo)。技術(shù)管理人員要提高認(rèn)識，明確設(shè)備的潤滑管理，是企業(yè)管理的重要部分，尤其在煤礦的標(biāo)準(zhǔn)化管理過程中。設(shè)備潤滑管理將直接影響到煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和成本管理。

因此說，設(shè)備潤滑管理，是提高企業(yè)生產(chǎn)效率和管理質(zhì)量的重要手段。只有對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的潤滑管理，才能保證企業(yè)正常的生產(chǎn)運(yùn)行，增加企業(yè)的市場核心競爭力，為企業(yè)良性發(fā)展奠定基礎(chǔ)。技術(shù)管理人員要充分利用多參數(shù)診斷方法進(jìn)行故障診斷和分析。創(chuàng)建模型向量時(shí)，要全面分析和解決不同大小分量的問題，以對單個(gè)參數(shù)值起到準(zhǔn)確診斷的作用，消除敏感參數(shù)的影響因素。保證診斷計(jì)算量的合理性，并易于技術(shù)人員理解和使用。管理人員要通過觀察油液參數(shù)的變化，并結(jié)合其運(yùn)行指標(biāo)的相關(guān)性，獲得精確的油液污染狀態(tài)，以計(jì)算好煤礦設(shè)備換油時(shí)間，并有效對設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)測和分析，提升設(shè)備正常使用壽命。通過科學(xué)的設(shè)備潤滑保養(yǎng)和維修，全面防止設(shè)備停機(jī)或其它嚴(yán)重的質(zhì)量安全事故，提高煤礦設(shè)備運(yùn)行的可靠性。