淺談無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備維修中的應(yīng)用

王永強(qiáng)

（國(guó)能寶日希勒能源有限公司設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000）

如今我國(guó)的機(jī)械制造水平得到了顯著的提升，讓煤礦生產(chǎn)與作業(yè)的效率大大提升，不過(guò)，受到自然環(huán)境與操作因素影響，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備在使用中出現(xiàn)問(wèn)題，不僅導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降，還威脅著作業(yè)人員的安全，所以煤礦企業(yè)需要加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，引進(jìn)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)后可以快速找出故障位置，分析問(wèn)題成因，為煤礦機(jī)械設(shè)備的維修帶來(lái)幫助，以下進(jìn)行相關(guān)分析。

1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)概述

1.1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)內(nèi)涵

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一種在不對(duì)被檢測(cè)對(duì)象損傷的情況下借助物理學(xué)中的熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、電磁學(xué)分析材料的技術(shù)，可以掌握內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和缺陷，進(jìn)一步確定損壞的形狀、位置、分布與程度，與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法不同，這一技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于全面性、可靠性、非破壞性特點(diǎn)，為煤礦機(jī)械設(shè)備的維護(hù)與修理帶來(lái)指導(dǎo)，比如通過(guò)分析鑄造、沖壓和切割工序，進(jìn)而保證生產(chǎn)。

1.2 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的分類(lèi)

（1）超聲探傷技術(shù)。這一技術(shù)是借助用超聲波較強(qiáng)的穿透性能探傷機(jī)械設(shè)備內(nèi)部裂縫，精準(zhǔn)地定位裂縫位置，可以分析1mm級(jí)的表面損傷。超聲探傷儀器重量輕、體積小、便于攜帶，并且將探傷結(jié)果呈現(xiàn)出來(lái)。超聲探傷技術(shù)的原理在于應(yīng)用20Hz 的超頻聲波探傷，并且探傷設(shè)備中超聲波方向性好、穿透性強(qiáng)，遇到不同的介質(zhì)后形成反射，進(jìn)而找出微小損傷，不過(guò)，對(duì)操作人員的專(zhuān)業(yè)能力提出了較高要求，必須讓超聲波探頭和設(shè)備接觸，并且保證接觸位置不存在空氣，一般使用耦合劑輔助排空探頭與零部件之間的空氣。不過(guò)超聲探傷技術(shù)只適用于機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部缺陷，無(wú)法對(duì)設(shè)備表面缺陷進(jìn)行探傷。

（2）射線探傷檢測(cè)技術(shù)。在應(yīng)用這一技術(shù)的過(guò)程中主要探傷底片內(nèi)部，進(jìn)而顯示設(shè)備的缺陷位置，不過(guò)射線探傷期間會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的射線輻射，對(duì)操作人員的健康構(gòu)成威脅，并且射線探傷技術(shù)的應(yīng)用成本較高。

（3）磁粉探傷技術(shù)。一般將其用于煤礦大型設(shè)備的表層缺陷探測(cè)，操作人員磁粉探傷技術(shù)期間操作便捷，并且探測(cè)的效率較高。在實(shí)際操作中，需要先借助磁性材料，如果在磁性材料表面或近表面區(qū)域有損傷，磁場(chǎng)的磁力線具有的連續(xù)性會(huì)受到影響，之后在磁場(chǎng)中加入配磁懸液，漏磁場(chǎng)區(qū)域開(kāi)始吸附磁粉，肉眼可發(fā)現(xiàn)磁痕，進(jìn)而判定工件表面是否有缺陷。磁粉探傷技術(shù)適宜分析鐵磁性零部件表面是否存在微小損傷，比如，煤礦檢測(cè)掩護(hù)式液壓支架底座，檢測(cè)區(qū)域包括焊縫鉸鏈座周邊2cm 范圍，檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，窩底焊縫和限位塊焊縫都有1 處裂紋，并且限位塊出現(xiàn)變形。不過(guò)，在內(nèi)部探測(cè)上效果較差，要求操作人員先打磨設(shè)備的表面，在平整的情況下進(jìn)行檢測(cè)。

（4）滲透探傷技術(shù)。這一技術(shù)利用液體虹吸效應(yīng)檢測(cè)零部件表面，并且這一技術(shù)可以分為著色法與熒光法，著色法的應(yīng)用更為普遍，操作人員在檢測(cè)的過(guò)程中需要使用清洗劑、滲透劑、顯影劑等化學(xué)制劑，無(wú)損檢測(cè)流程如下：①先使用清洗劑全面清洗零部件表面；②在表面噴灑然并且靜置一段時(shí)間；③使用清洗劑清洗表面，顯影劑開(kāi)始顯影。一般滲透探傷使用白色顯影劑，零部件表面存在損傷的情況下滲透劑會(huì)進(jìn)入裂紋內(nèi)部，進(jìn)而顯示裂痕。滲透檢測(cè)技術(shù)還可以檢測(cè)非鐵磁性材料，技術(shù)局限性在于只能檢測(cè)零部件表面，內(nèi)部探傷難以實(shí)現(xiàn)。

（5）渦流探傷技術(shù)。在實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程中，無(wú)須檢測(cè)人員和被檢測(cè)設(shè)備部件直接接觸，通過(guò)在機(jī)械設(shè)備表進(jìn)行渦流探傷，分析設(shè)備內(nèi)部裂縫。在設(shè)備內(nèi)部較窄的區(qū)域內(nèi)依然可以檢測(cè)作業(yè)，不過(guò)，該技術(shù)應(yīng)用范圍較窄，工程設(shè)備檢測(cè)儀器也會(huì)影響所得的設(shè)備檢測(cè)分析結(jié)果。

2 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備維修中的應(yīng)用價(jià)值

2.1 維修針對(duì)性加強(qiáng)

相較傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)針對(duì)性更高，在信息處理上效率更高，并且提升了檢測(cè)準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)模式下檢測(cè)設(shè)備需要維修人員拆解，然后逐一對(duì)零件排查，不過(guò)，檢測(cè)和維修的效率不高。應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以省去人員拆卸的環(huán)節(jié)，比如，發(fā)射超聲波后即可機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的構(gòu)造進(jìn)行分析，找出故障部位，分析故障的嚴(yán)重性。

2.2 適用范圍廣

在煤礦機(jī)械生產(chǎn)中，應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以在停機(jī)或者機(jī)械設(shè)備運(yùn)行期間進(jìn)行檢修，并且可以對(duì)多種類(lèi)型的煤礦機(jī)械進(jìn)行檢查。以往進(jìn)行煤礦機(jī)械的檢測(cè)使用較多檢測(cè)工具，導(dǎo)致檢測(cè)成本增加，而無(wú)損檢測(cè)技術(shù)適合不同類(lèi)型與不同結(jié)構(gòu)的機(jī)械設(shè)備，適用范圍更廣。此外，在煤礦機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)期間聲波也能通過(guò)電學(xué)、磁學(xué)完成檢測(cè)，并且不需要設(shè)備停止運(yùn)行，保證了煤礦開(kāi)采作業(yè)的正常進(jìn)行。

3 煤礦機(jī)械設(shè)備維修中的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 超聲波檢測(cè)

超聲波在不同介質(zhì)中傳播特點(diǎn)不同，因此可以分析煤礦設(shè)備的質(zhì)量缺陷，傳動(dòng)軸是煤礦設(shè)備運(yùn)行中常用零部件，所以在維修過(guò)程中，需要對(duì)傳動(dòng)軸檢測(cè)加以重視，其中在傳動(dòng)軸半成品檢測(cè)期間主要是應(yīng)用超聲波這種無(wú)損檢測(cè)方式。借助耦合劑將超聲波傳送到指定傳動(dòng)軸內(nèi)部。在檢修期間，結(jié)合傳動(dòng)軸超聲波可以發(fā)現(xiàn)入聲波反復(fù)變動(dòng)的缺陷，甚至波動(dòng)性的信息，都將對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成影響。在超聲波轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電脈沖后可以借助反射的回波位置信息、波形、幅度判定傳動(dòng)軸內(nèi)部缺陷位置、大小、基本形狀。在實(shí)際操作中，如果波動(dòng)部位集中在傳動(dòng)軸的軸向位置，可以發(fā)現(xiàn)，故障位置在探頭的正下方；檢測(cè)操作中如果出現(xiàn)連續(xù)性波動(dòng)現(xiàn)象證實(shí)傳動(dòng)軸的內(nèi)部組織較為混亂，進(jìn)而引發(fā)氣孔、縮松，如果沒(méi)有出現(xiàn)反射波，說(shuō)明傳動(dòng)軸晶粒問(wèn)題較為嚴(yán)重。

3.2 故障振動(dòng)檢測(cè)

煤礦機(jī)械運(yùn)行期間齒輪在變速器內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，在系統(tǒng)內(nèi)部互相咬合下，形成彼此關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)，機(jī)械設(shè)備振動(dòng)系統(tǒng)剛度一般為周期性變化，如果齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)迫振動(dòng)或者衰減振動(dòng)，或者軸承徑向發(fā)生軸向振動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)軸承振動(dòng)逐漸嚴(yán)重，威脅變速器的使用安全性。一般來(lái)說(shuō)，振動(dòng)的信號(hào)出現(xiàn)在機(jī)械外側(cè)，而振動(dòng)因素主要在于齒輪咬合，應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以提升故障檢測(cè)效果。在檢測(cè)操作過(guò)程中，變速器箱體將軸承座作為振動(dòng)測(cè)量點(diǎn)，軸承座的振動(dòng)視為齒輪振動(dòng)，在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，主要是通過(guò)信號(hào)分析齒合頻率、轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，其中齒輪的振動(dòng)信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。

3.3 無(wú)損探傷

在煤礦挖掘作業(yè)期間，需要應(yīng)用鋼絲繩固定機(jī)械設(shè)備，并且維修人員需要對(duì)鋼絲繩狀態(tài)定期檢測(cè)。應(yīng)用定量檢測(cè)方法可以在不影響煤礦企業(yè)挖掘的情況下完成探傷，并且維修人員可以結(jié)合鋼絲繩的特性靈活選擇探測(cè)方法。明確檢測(cè)結(jié)果后，檢測(cè)技術(shù)人員結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)分析鋼絲繩的運(yùn)行狀態(tài)，判定故障缺陷。在鋼絲繩檢測(cè)的過(guò)程中還需要分析鋼絲繩使用時(shí)間，進(jìn)而避免鋼絲繩斷裂影響提升機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。近年來(lái)，煤礦開(kāi)采中鋼絲繩使用頻繁，需要檢修人員分析鋼絲繩的特點(diǎn)應(yīng)用磁粉探傷方法，煤礦開(kāi)采人員更換機(jī)械設(shè)備鋼絲繩時(shí)，通過(guò)探傷傳感器可以記錄好每次的檢測(cè)結(jié)果，之后對(duì)比分析檢測(cè)結(jié)果，確定鋼絲繩故障位置，及時(shí)展開(kāi)維修工作，營(yíng)造更加安全的生產(chǎn)環(huán)境。

3.4 葉片檢測(cè)

在煤礦生產(chǎn)中，井下通風(fēng)機(jī)是不可或缺的大型機(jī)械設(shè)備，作用在于持續(xù)向井下輸送新鮮空氣，保證作業(yè)人員的人身安全，所以在煤礦機(jī)械設(shè)備維修中，需要重視這一問(wèn)題。風(fēng)機(jī)葉片是礦井通風(fēng)機(jī)的核心組件，由于井下作業(yè)的環(huán)境較為惡劣，在風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)期間承載部位會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，不及時(shí)維修和更換會(huì)導(dǎo)致葉片裂紋延伸，最終出現(xiàn)葉片斷裂，埋下諸多安全隱患。因此，煤礦企業(yè)需要在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，切實(shí)做好檢修工作，要點(diǎn)如下：（1）維修人員先徹底清洗葉片，然后記錄葉片檢測(cè)的內(nèi)容，對(duì)損傷的缺陷記錄，之后清理殘留在葉片上的清潔劑；（2）在應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的過(guò)程中，需要分析通風(fēng)機(jī)葉片形狀、材質(zhì)合理應(yīng)用磁粉檢測(cè)技術(shù)或滲透檢測(cè)技術(shù)，而鐵磁性材料葉片首選磁粉檢測(cè)技術(shù)，鋁合金非鐵磁性材料選用滲透檢測(cè)技術(shù)。此外，在檢修人員不僅對(duì)風(fēng)機(jī)葉片檢測(cè)，還要對(duì)葉片和輪轂連接部位加強(qiáng)檢測(cè)。

4 設(shè)備維修中無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 完善的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

在煤礦機(jī)械設(shè)備的檢修中，需要掌握較多的零部件信息，如果機(jī)械設(shè)備診斷標(biāo)準(zhǔn)不完善，會(huì)導(dǎo)致檢修的難度加大。當(dāng)前的煤礦企業(yè)應(yīng)用機(jī)械設(shè)備類(lèi)型多樣，需要操作過(guò)程中明確運(yùn)行規(guī)律與特點(diǎn)，進(jìn)而確保診斷方案具有科學(xué)性，比如，篩分設(shè)備和輸送設(shè)備的傳動(dòng)原理存在差異，要求制定不同的診斷標(biāo)準(zhǔn)，并且結(jié)合設(shè)備的使用條件與運(yùn)行規(guī)律。此外，煤礦機(jī)械設(shè)備的體積較大，并且零部件較多，都需要納入診斷標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于診斷標(biāo)準(zhǔn)的制定可以參考其他企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，比如，煤礦刮板機(jī)推移橫梁檢測(cè)可以通過(guò)滲透方法，實(shí)際操作中先保證液態(tài)化染料進(jìn)入缺口，再加入顯像劑，由此檢測(cè)缺損部位。焊縫檢測(cè)關(guān)鍵在于選擇射線，在穿透材料時(shí)X 射線、R 射線會(huì)在密度差異、材料厚度的影響出現(xiàn)變化。

4.2 結(jié)合實(shí)際選擇適合檢測(cè)方式

在煤礦機(jī)械設(shè)備維修應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)期間需要分析實(shí)際情況，為了保證檢測(cè)結(jié)果可靠，需要提前分析檢測(cè)零部件的材質(zhì)、形狀、外形尺寸、結(jié)構(gòu)，然后優(yōu)選無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。在實(shí)際檢修的過(guò)程中，每種檢測(cè)方法都有一定的局限性，關(guān)鍵在于發(fā)揮出每種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，除了應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，還可以和其他的技術(shù)搭配使用，比如，超聲波檢測(cè)裂紋缺陷的靈敏性不同，需要借助揮射線檢測(cè)技術(shù)，在綜合對(duì)比下保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.3 把握檢測(cè)時(shí)機(jī)

檢修人員需要把握煤礦機(jī)械設(shè)備的檢修時(shí)機(jī)，比如，在超聲波探傷零部件時(shí)，未加工的鍛件會(huì)由于耦合性較差對(duì)探傷作業(yè)產(chǎn)生不利影響，所以需要在檢測(cè)前精磨鍛件，之后探傷鉆孔，進(jìn)而探測(cè)內(nèi)部損壞情況，不過(guò)，也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)損傷，需要檢修人員把握檢測(cè)的時(shí)機(jī)，一般在粗加工后到精加工前探傷。此外，無(wú)損檢測(cè)時(shí)要分析鋼材焊后的效果，比如碳素鋼、不銹鋼、有色金屬在焊接后并且冷卻開(kāi)始檢測(cè)，而低合金鋼檢測(cè)一般在焊后24h 開(kāi)始。所以，檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用期間要判斷檢測(cè)時(shí)機(jī)，這也是檢測(cè)人員需要掌握的技能。

4.4 研制新型無(wú)損檢測(cè)設(shè)備

超聲波可以在微型計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)圖像的采集整理、過(guò)程控制、儲(chǔ)存、信息處理，實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)設(shè)備與微型計(jì)算機(jī)的結(jié)合，憑借計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算功能確保運(yùn)行速度和檢測(cè)效率。超聲波能夠迅速傳播并且收集整體機(jī)械設(shè)備的信息資料，再通過(guò)計(jì)算機(jī)整理運(yùn)算，提升人工檢查和人工計(jì)算的檢測(cè)效率。整體來(lái)說(shuō)，微型計(jì)算機(jī)與超聲波結(jié)合后，在煤礦機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用可以確保檢測(cè)結(jié)果具有準(zhǔn)確性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)今社會(huì)中，自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)得到飛速發(fā)展，為煤礦企業(yè)的生產(chǎn)帶來(lái)了巨大便利，其中無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也在發(fā)展，為煤礦企業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了幫助，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本與維修費(fèi)用，比如，當(dāng)前的數(shù)字化超聲波探測(cè)儀得到了較多應(yīng)用，其它類(lèi)型的聲發(fā)射儀器也開(kāi)始出現(xiàn)。全球現(xiàn)有的壓力容器聲發(fā)射檢測(cè)的專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)已經(jīng)超過(guò)50 家，并且無(wú)損檢測(cè)技術(shù)隊(duì)伍也在壯大，我國(guó)也在加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備維修研究，繼續(xù)助力煤礦事業(yè)發(fā)展。今后需要煤礦企業(yè)繼續(xù)完善管理制度與檢修機(jī)制，重視人才培養(yǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)行業(yè)的健康發(fā)展。