遲寶鎖,于海亭,黨帥,范永強(qiáng)
(1.陜北礦業(yè)公司,陜西 榆林 719000;2.陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司,陜西 神木 719300)
煤礦機(jī)械設(shè)備處于惡劣的環(huán)境下,會受到粉塵、振動的影響,因此設(shè)備運(yùn)行存在隱患。早期發(fā)現(xiàn)隱患對于保證設(shè)備穩(wěn)定、煤礦的安全生產(chǎn)發(fā)揮著重要作用。無損檢測技術(shù)的應(yīng)用可以針對設(shè)備隱患實(shí)施預(yù)防。針對煤礦機(jī)械設(shè)備維修,要注重發(fā)揮無損檢測技術(shù)的優(yōu)勢,以保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。
無損檢測技術(shù)是指被檢測對象不受到損傷的條件下,借助熱、聲、光、電、磁等分析材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化或存在的缺陷,以表明零部件發(fā)生損壞的程度、形狀、位置、分布。不同于傳統(tǒng)的檢測方式,無損檢測體現(xiàn)出非破壞性、可靠性、全面性的特點(diǎn)。
無損檢測技術(shù)不需要改變設(shè)備原有的結(jié)構(gòu),借助設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在異常缺陷和物理性變化可能判斷設(shè)備是否存在隱患。無損檢測技術(shù)可以為維修提供更多有價值的參考數(shù)據(jù),有利于及時找到零部件存在的缺陷。無損檢測技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)械設(shè)備的維修可以明確設(shè)備的鑄造、沖壓、切割等工序是否符合要求。無損檢測技術(shù)可以依據(jù)煤礦設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)、精準(zhǔn)的分析,從而減少一系列維修損失。
與傳統(tǒng)模式下的檢測方法相比,無損檢測技術(shù)體現(xiàn)出更高的科技含量,所涉及工程技術(shù)、信息處理等更具有優(yōu)勢,檢測的準(zhǔn)確性得以提升。傳統(tǒng)模式的設(shè)備檢測,需要維修人員將機(jī)械拆解,然后逐一排查零部件,這樣才能獲得準(zhǔn)確的檢測結(jié)果,這種方法雖然有一定的作用,但是費(fèi)時費(fèi)力,并且準(zhǔn)確性難以保證,程度不高;無損檢測技術(shù)的應(yīng)用,不需要維修人員拆解設(shè)備,不需要采用逐一排查的方法,向相關(guān)設(shè)備發(fā)射媒介物(如超聲波),再通過媒介物發(fā)生信息的分析,可以確定出受損部位與嚴(yán)重程度。
無損檢測技術(shù)可以適用于多數(shù)煤礦機(jī)械,并且可以機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)檢測。煤礦機(jī)械包括多個不同的種類,應(yīng)用范圍廣。如果對于每種機(jī)械設(shè)備都使用相應(yīng)檢測工具,會導(dǎo)致成本增加,煤炭設(shè)備的管理成本會較高。無損檢測技術(shù)可以適用于不同類型、不同結(jié)構(gòu)的機(jī)械設(shè)備,它的檢測原理是借助媒介進(jìn)行檢測的,具有普通適用性,煤礦機(jī)械基本上都可借助無損檢測技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn);無損檢測技術(shù)可以應(yīng)用于煤礦中運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的檢測。機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)時會聲波產(chǎn)生,可以借助電學(xué)、磁學(xué)進(jìn)行檢測,檢測不需要設(shè)備停機(jī),不會影響煤礦開采活動造成影響。
超聲波檢測,也稱為“超聲波無損探傷”,其作用原理是使用人耳無法直接辨識的超頻聲波(頻率通常為20Hz)來設(shè)備進(jìn)行探傷。超聲波體現(xiàn)良好的方向性,并且具有較強(qiáng)的穿透性,聲波具有較高的能量。超聲波在傳播中如果遇到不同的介質(zhì)分界面,會發(fā)生反射。借助這一特性可以對機(jī)械設(shè)備中的微小損傷進(jìn)行有效探測。在實(shí)施檢測時,超聲波探頭要與待檢設(shè)備保持良好的接觸性。在檢測操作時,要保證中間不能有空氣,可以借助耦合劑進(jìn)行輔助排空探頭與零部件之間存在的空氣。探頭可以向零部件發(fā)出超聲探波,如果遇到缺陷界面后會發(fā)生反射,反射信號經(jīng)過轉(zhuǎn)化可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡?,傳輸?shù)教囟ㄑb置進(jìn)行分析處理。超聲波檢測技術(shù)體現(xiàn)出檢測精準(zhǔn)度高的優(yōu)勢,最小可以檢測1mm級的表面損傷,但其缺陷只能適用于機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部缺陷,檢測無法針對設(shè)備的表面缺陷。
磁粉檢測技術(shù)是借助漏磁原理對機(jī)械設(shè)備實(shí)施探傷的。操作時,檢測人員先借助磁場磁化鐵磁性材料,如果鐵磁性材料的表面或近表面區(qū)域有損傷存在,磁場磁力線會變得不連續(xù),有變形產(chǎn)生漏磁場。在磁場中加入配置好的磁懸液,漏磁場區(qū)域會吸附磁粉,磁痕可肉眼可辨。通過對磁痕的分析可以判定出工件表面或近表面是否有缺陷存在。通常來說,磁粉檢測技術(shù)更加適用于檢測鐵磁性零部件表面或近表面存在微小損傷。某煤礦使用磁記憶檢測對掩護(hù)式液壓支架底座進(jìn)行檢測,檢測針對焊縫、鉸鏈座周邊200mm,經(jīng)過分析認(rèn)定窩底焊縫有2處裂紋,限位塊焊縫有2處裂紋,銷孔有1處裂縫,限位快變形。
此技術(shù)的應(yīng)用是利用液體具有虹吸效應(yīng)對檢測零部件表面損傷加以鑒定。滲透檢測法可以細(xì)分為著色法與熒光法。當(dāng)前普通采用著色法。檢測中應(yīng)用著色法需要采用3種不同的化學(xué)制劑,分別為清洗劑、滲透劑、顯影劑。實(shí)施無損檢測時,先要使用清洗劑全面清洗檢測零部件的表面,然后向其表面均勻噴灑滲透劑并靜置,以保證滲透劑可以完全滲透以檢測零部件的表面,再使用清洗劑清洗檢測零部件的表面,然后借助顯影劑進(jìn)行顯影。常用白色顯影劑,如果檢測到零部件表面有損傷存在,滲透劑會滲透于裂紋內(nèi)部,顯影劑會吸出,會顯示出痕跡,肉眼可以看到。滲透檢測技術(shù)的應(yīng)用不僅可以檢測鐵磁性材料,對于非鐵磁性材料也可以加以檢測。這種技術(shù)的局限性只能對工件表面損傷進(jìn)行檢測,對近表面與內(nèi)部損傷難以檢測。
由于超聲波傳播于不同介質(zhì)中體現(xiàn)出重要的特點(diǎn),借助超聲波的這個優(yōu)勢,可以將其應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備的缺陷檢測,以確定設(shè)備是否存在隱患。傳動軸是煤礦機(jī)械設(shè)備中常用的關(guān)鍵零部件,其能否可以正常運(yùn)行關(guān)系到設(shè)備的可靠運(yùn)行,為此,煤礦機(jī)械設(shè)備維修中要重點(diǎn)檢測。針對傳動軸的檢測,可以借助超聲波實(shí)施無損檢測。軸類檢測應(yīng)用常用的方法是脈沖反射法。超聲波發(fā)出后進(jìn)入被測軸內(nèi),然后接收從待軸反射出的回波,可以判斷軸是否存在缺陷。超聲波檢測可以分為垂直探傷法、斜角探傷法。針對鑄件、鍛件、板材、復(fù)合材料的檢測多采用垂直探傷法。斜角探傷法多用于設(shè)備中焊縫缺陷的檢測。超聲波探傷技術(shù)具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,可以探測構(gòu)件中存在的不連續(xù)性缺陷,可以提供不連續(xù)三維位置的具體信息,可以提供用以缺陷評估的數(shù)據(jù)信息。比如可以檢測焊縫的缺陷,傳動軸、螺栓、材料夾層的缺陷等。其應(yīng)用特點(diǎn)為:(1)適用多數(shù)材料,厚度范圍廣泛。(2)可以表明缺陷的位置、尺寸、深度、性質(zhì),能準(zhǔn)確判斷。(3)對于人身、材料不會造成損害。(4)檢測設(shè)備便于攜帶,成本低,操作方便靈活、及時。(5)需要操作人員具有較高的知識水平和專業(yè)技能。
煤礦開采使用許多大型機(jī)械設(shè)備,需要保證設(shè)備的可靠性。傳統(tǒng)方法檢測設(shè)備是否存在缺陷需要在停機(jī)時拆解,費(fèi)時費(fèi)力,并且影響煤礦的連續(xù)生產(chǎn)。故障振動的檢測技術(shù)的應(yīng)用可以消除傳統(tǒng)檢測模式存在的缺陷。設(shè)備在運(yùn)行時,變速器內(nèi)齒輪處于持續(xù)轉(zhuǎn)動中,處于互相咬合狀態(tài)下。機(jī)械設(shè)備的振動會呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化。由于齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時存在扭轉(zhuǎn)受力,使得軸承、齒輪會產(chǎn)生軸向振動,最終發(fā)生振動問題。變速器的安全穩(wěn)定運(yùn)行存在隱患。從振動的發(fā)生情況可以看出,振動信號通常來自機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部,特別是齒輪的咬合是引發(fā)振動的主要來源。無損檢測技術(shù)應(yīng)用于變速器的故障檢測具有實(shí)用性。在具體的檢測操作中,維修人員可以將軸承座作為檢測變速器箱故障的測量點(diǎn),在實(shí)現(xiàn)操作時,檢測出振動信號包含齒輪的嚙合頻率、轉(zhuǎn)動頻率等。通常條件下,齒輪振動信號體現(xiàn)出頻率調(diào)制的特點(diǎn),還體現(xiàn)出幅值調(diào)制系統(tǒng)。如果有故障存在,嚙合諧譜與頻率會發(fā)生改變,調(diào)制信號可以顯示出來。
煤礦機(jī)械設(shè)備維修采用無損檢測技術(shù),會涉及許多零部件信息,如果缺少完備的機(jī)械設(shè)備診斷標(biāo)準(zhǔn),會增加診斷的難度。煤炭企業(yè)生產(chǎn)中,需要使用多樣化的機(jī)械設(shè)備,種類繁多,各有不同的作用,只有把握其運(yùn)行規(guī)律與特點(diǎn),才能保證診斷方案的可行性。比如,煤礦開采用中篩分設(shè)備與輸送設(shè)備存在很大的差異,其傳動原理是明顯不同的,對于兩種設(shè)備要有不同的診斷標(biāo)準(zhǔn)。診斷標(biāo)準(zhǔn)的確定要結(jié)合設(shè)備的使用條件與運(yùn)行規(guī)律。但是,不同類型的煤礦機(jī)械存在共性之處,比如,設(shè)備體積大、組成零部件多等,這些特點(diǎn)都可以成為評判診斷標(biāo)準(zhǔn)的直接依據(jù)。針對診斷標(biāo)準(zhǔn)的確定,也可以結(jié)合國內(nèi)外同行的經(jīng)驗(yàn)技術(shù),以保證無損檢測標(biāo)準(zhǔn)的適用性。比如,借助滲透的方法對煤礦刮板機(jī)推移橫梁的檢測,首先,要確保液態(tài)化染料可以滲入缺口中,然后加入適當(dāng)?shù)娘@像劑,這樣可以有效檢測出缺損的部位。而針對焊縫的檢測,選擇射線檢測較為適合。穿透材料時,x射線、r射線由于材料的厚度、密度不同,也是有區(qū)別的。
無損檢測技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)械設(shè)備維修還要結(jié)合實(shí)際,技術(shù)的選擇要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇和考慮。在具體檢測時,為了保證檢測結(jié)果的可靠性,在檢測前要全面考查檢測零部件的材質(zhì)、形狀、結(jié)構(gòu)、外形尺寸等,要在全面分析設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合不同無損檢測技術(shù)的特點(diǎn)選擇適合的方法。在實(shí)施無損檢測操作時,要考慮到任何一種無損檢測方法都具有局限性不是萬能的,在使用時要發(fā)揮每種檢測方式的優(yōu)勢。無損檢測技術(shù)的應(yīng)用還確??茖W(xué)合理。在具體操作時除了無損檢測技術(shù)之外,還可以結(jié)合其他檢測技術(shù),以保證檢測操作的精準(zhǔn)度。比如借助超聲波檢測裂紋缺陷受到靈敏度高低影響,可以發(fā)揮射線檢測的優(yōu)勢,在綜合化應(yīng)用不同方法的基礎(chǔ)上,以確保檢測結(jié)果的有效性與準(zhǔn)確性。
在對煤礦機(jī)械設(shè)備庫無損檢測時,要結(jié)合可能存在的缺陷確定檢測時機(jī)。比如超聲波應(yīng)用于零部件的探傷,如果針對并未加工的鍛件,由于耦合性較差,并對探傷作業(yè)會產(chǎn)生不利影響。針對這種情況,檢測前先要對鍛件進(jìn)行精磨,然后鉆孔后再進(jìn)行探傷,這種處理方式能內(nèi)部損壞加以有效的探測,但是會設(shè)備造成一定的損失。因此在具體檢測時要有效把握檢測時機(jī)。對于探傷處理,通常選擇在粗加工后,精加工之前。此外,無損檢測時機(jī)的選擇要考慮到不同鋼材焊后的差異性。比如碳素鋼、有色金屬、不銹鋼等可以在焊后冷卻之后便可以實(shí)施檢測,但是針對低合金鋼的檢測要在焊后24h之后才可以進(jìn)行。在檢測技術(shù)應(yīng)用中,無損檢測技術(shù)的應(yīng)用要正確判斷和把握檢測時機(jī),這也是檢測人員要掌握的專業(yè)技能。
煤礦企業(yè)存在大量的機(jī)械設(shè)備,設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行是保證穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)。因此,機(jī)械設(shè)備維修發(fā)揮著重要的作用。無損檢測技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備維修,為有效識別設(shè)備故障創(chuàng)造了有利條件。在技術(shù)的應(yīng)用中,結(jié)合煤礦機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn),選擇相應(yīng)的方法,以保證檢測效果,為提前消除設(shè)備隱患創(chuàng)造有利條件。