原文卿+高耀東

摘 要：在惡劣的工作環(huán)境下，礦山機(jī)械設(shè)備極容易出現(xiàn)各種設(shè)備故障問(wèn)題。我國(guó)一直以來(lái)都在嘗試制造和引進(jìn)先進(jìn)的礦山機(jī)械，先進(jìn)的設(shè)備維護(hù)技術(shù)，從而為企業(yè)節(jié)約成本提供有力保障。但目前國(guó)內(nèi)在相關(guān)機(jī)械的制造與維護(hù)方面，仍然與西方發(fā)達(dá)國(guó)家存在著較大差距，往往出現(xiàn)使用壽命較短，開(kāi)采效率較低等一系列問(wèn)題。而預(yù)測(cè)性維修卻是能很好的解決這些問(wèn)題。因此有必要及時(shí)對(duì)現(xiàn)有礦山機(jī)械設(shè)備的發(fā)展研究進(jìn)行反省，努力提高機(jī)械設(shè)備質(zhì)量，繼續(xù)在制造和維護(hù)方面進(jìn)行創(chuàng)新，從而更好地促進(jìn)我國(guó)礦山開(kāi)采行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：設(shè)備故障；發(fā)動(dòng)機(jī)；預(yù)測(cè)性維修

中圖分類號(hào)：U472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）01-0086-02

礦用自卸汽車發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)測(cè)性維修，便是利用預(yù)測(cè)性維修原理，定期對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行化驗(yàn)時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)變化從而確定什么時(shí)候進(jìn)行維修，預(yù)測(cè)性維修能很好解決礦山汽車維修成本高昂，問(wèn)題處理困難等問(wèn)題，能夠更好的發(fā)展綠色礦山的作用。

1 探索預(yù)測(cè)性維修背景

一定的人類工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)作用在一定的地質(zhì)環(huán)境中，會(huì)產(chǎn)生特定的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。礦山機(jī)械作為礦物資源開(kāi)采中的重要設(shè)備，在我國(guó)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中起著重要的作用。在惡劣的工作環(huán)境下，礦山機(jī)械設(shè)備極容易出現(xiàn)各種設(shè)備故障問(wèn)題。我國(guó)一直以來(lái)都在嘗試制造和引進(jìn)先進(jìn)的礦山機(jī)械，先進(jìn)的設(shè)備維護(hù)技術(shù)，從而為企業(yè)節(jié)約成本提供有力支持。我國(guó)大部分礦山企業(yè)對(duì)于機(jī)械的維護(hù)方面仍與西方有很大的差距，這使得我們?cè)诘V山的開(kāi)采設(shè)備維護(hù)修理上有諸多困難，因此造成了成本高昂的問(wèn)題。因此，有必要及時(shí)對(duì)現(xiàn)有礦山機(jī)械設(shè)備的發(fā)展研究進(jìn)行反省，在制造和維護(hù)方面探索新的出路，從而更好地促進(jìn)我國(guó)礦山開(kāi)采行業(yè)的發(fā)展。

我國(guó)礦山機(jī)械設(shè)備維護(hù)常出現(xiàn)的問(wèn)題：

（1）設(shè)備作業(yè)環(huán)境惡劣。礦山自卸汽車是主要用于礦區(qū)和工地的自卸汽車，簡(jiǎn)稱礦用汽車。在日常工作時(shí)，由于作業(yè)條件惡劣路面、坡道等各種因素，導(dǎo)致運(yùn)礦汽車產(chǎn)生較多故障，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在工況下工作產(chǎn)生極大的挑戰(zhàn)，極易發(fā)生故障。因此需要加強(qiáng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)、保養(yǎng)的要求，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。

（2）維護(hù)工作困難繁瑣。而相關(guān)維護(hù)方面呢又缺乏一整套完善的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木S修保養(yǎng)機(jī)制，和先進(jìn)的維修保養(yǎng)辦法，因此很難提高相關(guān)的開(kāi)采效率，在維修人員以及機(jī)械設(shè)備上面造成很大的浪費(fèi)。

2 預(yù)測(cè)性維修的目的和意義

礦山作業(yè)條件惡劣，因此導(dǎo)致運(yùn)礦汽車故障多，而發(fā)動(dòng)機(jī)作為礦山重型礦用自卸汽車的“心臟”，一旦出現(xiàn)故障，就會(huì)影響運(yùn)礦汽車的正常生產(chǎn)作業(yè)。如果運(yùn)礦車輛在生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生損壞，會(huì)使車輛因此停產(chǎn)，并且影響其他車輛及電鏟的正常生產(chǎn)。

我國(guó)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)研究起步較國(guó)外晚，并且缺乏發(fā)動(dòng)機(jī)故障預(yù)測(cè)性維修的相關(guān)系統(tǒng)性方案。如今電控柴油機(jī)的種類豐富多樣，不同的電控柴油機(jī)，不能啟動(dòng)或是啟動(dòng)難就會(huì)有不同的原因，但發(fā)動(dòng)機(jī)的許多故障現(xiàn)象和造成故障的原因基本上是相同的。發(fā)動(dòng)機(jī)大修的標(biāo)志就包括：（1）功率顯著下降，柴油機(jī)發(fā)出的最大功率達(dá)不到標(biāo)定功率的75%，燃油消耗率顯著增加，排氣冒黑煙，排氣的有害排放物增加，而且供油系統(tǒng)、配合系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)有關(guān)部件經(jīng)過(guò)一般性調(diào)試、維修保養(yǎng)后效果仍不明顯。（2）由于機(jī)油燒損，機(jī)油消耗率顯著增高。（3）曲軸箱竄氣量增大。（4）柴油機(jī)起動(dòng)困難，停機(jī)后，在水溫為60-70℃的情況下，起動(dòng)轉(zhuǎn)速下柴油機(jī)不能順利起動(dòng)。（5）噪聲和振動(dòng)增大，在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到正常溫度后仍有嚴(yán)重的異響。

研究發(fā)動(dòng)機(jī)各部件之間的相互作用、影響，探索因作業(yè)環(huán)境、作業(yè)方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損影響，因零件質(zhì)量或安裝會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件造成的加速磨損，通過(guò)這些各種數(shù)據(jù)的結(jié)合，對(duì)探索車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)測(cè)維修有著重要的意義。

3 礦山重型礦用自卸汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)測(cè)性維修概述

預(yù)測(cè)性維修（Predictive Maintenance，簡(jiǎn)稱PdM）是以狀態(tài)為依據(jù)（Condition Based）的維修，在機(jī)器運(yùn)行時(shí)，對(duì)它的主要（或需要）部位進(jìn)行定期（或連續(xù)）的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，判定裝備所處的狀態(tài)，預(yù)測(cè)裝備狀態(tài)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，依據(jù)裝備的狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)和可能的故障模式，預(yù)先制定預(yù)測(cè)性維修計(jì)劃，確定機(jī)器應(yīng)該修理的時(shí)間、內(nèi)容、方式和必需的技術(shù)和物資支持。預(yù)測(cè)性維修集裝備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、故障（狀態(tài)）預(yù)測(cè)、維修決策支持和維修活動(dòng)于一體，是一種新興的維修方式。

預(yù)測(cè)性維修能做到時(shí)時(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，和預(yù)測(cè)故障發(fā)生位置以及故障發(fā)生大概時(shí)間根據(jù)其監(jiān)測(cè)報(bào)告和預(yù)測(cè)故障報(bào)告查明裝備有無(wú)狀態(tài)異?；蚬收馅厔?shì)，再適時(shí)地安排維修。預(yù)測(cè)性維修將狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、狀態(tài)預(yù)測(cè)和維修決策多位合一體，狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷是基礎(chǔ)，狀態(tài)預(yù)測(cè)是重點(diǎn)，維修決策得出最終的維修活動(dòng)要求。

我國(guó)礦用自卸汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的維修仍然停留在傳統(tǒng)得幾種維修方法，一般多使用計(jì)劃預(yù)防修理，即檢查、保養(yǎng)、防護(hù)、周期性修理制度。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，相當(dāng)多設(shè)備部件故障的發(fā)生是無(wú)規(guī)律的，因而采用定時(shí)維修方法，容易對(duì)設(shè)備的修理發(fā)生過(guò)剩修理或欠修現(xiàn)象，造成停機(jī)損失或修理費(fèi)用的增加。像白云鄂博礦山大型自卸車的維修便是以傳統(tǒng)得修復(fù)性維修和預(yù)防性維修，沒(méi)有引用先進(jìn)得檢測(cè)技術(shù)和維修方案，也沒(méi)有將計(jì)算機(jī)應(yīng)用進(jìn)設(shè)備的維修與維護(hù)中去。

礦用自卸汽車發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)測(cè)性維修，便是利用預(yù)測(cè)性維修原理，定期化驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)所用的潤(rùn)滑油，以前可能每三個(gè)月需更換一回潤(rùn)滑油，而通過(guò)化驗(yàn)潤(rùn)滑油，可能推遲更換用油時(shí)間。并且能根據(jù)使用后油中含有的成分預(yù)測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

4 如何對(duì)礦用自卸汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行預(yù)測(cè)性維修

4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障部件進(jìn)行分析，找出故障部件相互間的影響和受力分析。研究運(yùn)行中零件磨損過(guò)大或損壞時(shí)的零件工作和相互影響情況。

4.2 對(duì)礦用汽車作業(yè)環(huán)境進(jìn)行分析endprint

礦用汽車的日常作業(yè)環(huán)境，如采場(chǎng)的灰塵，溫度會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的磨損造成不同程度影響；運(yùn)礦汽車其他各部件的運(yùn)行好壞也會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作磨損造成不同程度的影響。

4.3 對(duì)K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)上CENSE 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析

對(duì)發(fā)生故障時(shí)K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)上用于自動(dòng)檢測(cè)和維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制系統(tǒng)CENSE系統(tǒng)中包括燃油壓力、溫度傳感器機(jī)油壓力、溫度傳感器；各缸壓力、溫度傳感器；排氣溫度傳感器、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器；冷卻液壓力、溫度傳感器；及各種液體水位傳感器所記錄的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4.4 對(duì)潤(rùn)滑油品質(zhì)的分析

通過(guò)美國(guó)OSA（On-Site Analysis） 公司生產(chǎn)的潤(rùn)滑油品質(zhì)分析及發(fā)動(dòng)機(jī)等回轉(zhuǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)Motorcheck，利用其元素分析、紅外光譜分析、污染等級(jí)分析和粘度分析等功能，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)的潤(rùn)滑油進(jìn)行檢測(cè)分析，根據(jù)潤(rùn)滑油中所含各種元素如鉀，鈉，鋅，磷，鋇，鈣，鎂，硼，硅，釩，鐵的情況，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行分析。

4.5 發(fā)動(dòng)機(jī)故障現(xiàn)象和故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)相結(jié)合

通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)故障部件故障現(xiàn)象與發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)的各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，分析不同的故障，發(fā)動(dòng)機(jī)的各部部件的工作狀態(tài)及相互影響，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的各種傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)哪些異常，發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的哪些元素成分會(huì)出現(xiàn)異常超高，將這些結(jié)合在一起進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)、分析，并進(jìn)行分類。逐步掌握某些零部件的運(yùn)行規(guī)律，摸索出其劣化趨勢(shì)。

4.6 發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)測(cè)性維修

通過(guò)據(jù)設(shè)備的日常點(diǎn)檢、定期檢查（專業(yè)點(diǎn)檢）、狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和故障診斷技術(shù)提供的各種信息，將從現(xiàn)場(chǎng)收集（或自動(dòng)采集）來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和定期發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的油液檢測(cè)數(shù)據(jù)輸入（或傳入）計(jì)算機(jī)，將這些數(shù)據(jù)與發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)的各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合得到的結(jié)論進(jìn)行對(duì)比分析，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及磨損情況，來(lái)做好發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)測(cè)性維修，使發(fā)動(dòng)機(jī)的修理周期及修理內(nèi)容更切合實(shí)際的需要，從而相對(duì)減少設(shè)備的停機(jī)損失，節(jié)約設(shè)備的維修費(fèi)用，保證設(shè)備的高效運(yùn)行狀態(tài)。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于礦山汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的研究，前輩們已經(jīng)做了大量的基礎(chǔ)工作，包括理論分析，力學(xué)計(jì)算，仿真模擬、故障分析等方式，給現(xiàn)有的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)日常工作學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)到大量的專業(yè)技術(shù)知識(shí)。通過(guò)故障統(tǒng)計(jì)、分析與現(xiàn)實(shí)設(shè)備運(yùn)行中故障部件的磨損情況對(duì)比，與傳感檢測(cè)系統(tǒng)與潤(rùn)滑油的定期化驗(yàn)檢測(cè)相結(jié)合，逐步掌握某些零部件的運(yùn)行規(guī)律，甚至可以逐漸摸索出其劣化趨勢(shì)，做好設(shè)備的預(yù)測(cè)性維修，使發(fā)動(dòng)機(jī)的修理周期及修理內(nèi)容更切合實(shí)際的需要，從而相對(duì)減少設(shè)備的停機(jī)損失，為節(jié)約設(shè)備的維修費(fèi)用，保證設(shè)備處于高效運(yùn)行狀態(tài)提供了有力的依據(jù)。

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