牛虎明，習(xí)曉，陳瑞，馬君

（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）

在煤礦開采中需要大量的機(jī)械設(shè)備，機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行是設(shè)備管理的重點(diǎn)。機(jī)械故障的發(fā)生、發(fā)展體現(xiàn)出普遍規(guī)律，但又體現(xiàn)出特殊性。作為工程技術(shù)的重要組成部分，機(jī)械故障診斷技術(shù)的應(yīng)用為保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行創(chuàng)造了有利條件。

1 機(jī)械故障檢測診斷技術(shù)的概念

依據(jù)當(dāng)前的研究與實(shí)踐，機(jī)械故障檢測技術(shù)可以細(xì)分為故障診斷與故障檢測。在當(dāng)前的煤礦開采技術(shù)發(fā)展中，煤礦設(shè)備應(yīng)用到的技術(shù)更加強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新性、整體性、科學(xué)性，在設(shè)備檢測與故障排除中，將二者進(jìn)行有效融合，才可以更好地發(fā)揮技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。此技術(shù)在應(yīng)用實(shí)踐中,對于煤礦設(shè)置中隱含的問題實(shí)施診判,此技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)是對設(shè)備的振動特點(diǎn)進(jìn)行檢測和判斷得以實(shí)現(xiàn)的。此外,在實(shí)施故障檢測診斷中,設(shè)備的其他參數(shù)，如溫度、應(yīng)變、壓力、轉(zhuǎn)速也是重要因素。綜合考量各因素可以對故障問題進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。故障檢測診斷包括了四方面的內(nèi)容：（1）數(shù)據(jù)信號的采集；（2）特征信息的提?。唬?）設(shè)備故障狀態(tài)的評價(jià)；（4）借助人工方式或智能檢測,對于缺陷進(jìn)行干預(yù)。機(jī)械故障檢測診斷技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是對設(shè)備故障進(jìn)行精準(zhǔn)定位,在對故障進(jìn)行分析綜合的基礎(chǔ)上，提出最合理的維修方案。

2 煤礦設(shè)備管理中機(jī)械故障檢測技術(shù)的應(yīng)用

2.1 觀察法

在煤礦設(shè)備管理中，觀察法是對機(jī)械故障實(shí)施檢測時(shí)最常用的方法，此方法的利用是借助技術(shù)人員的以往經(jīng)驗(yàn)與機(jī)械設(shè)備曾發(fā)生的典型問題進(jìn)行綜合判斷。比如，割煤機(jī)在長久使用后切割部分的工作效率會下降，原因是由于粉塵過量聚集引發(fā)的；設(shè)備傳動的穩(wěn)定性下降，多是由于齒輪或軸承存在故障。觀察法多適合于各類中小型設(shè)備，對于大型機(jī)械設(shè)備，觀察法的應(yīng)用存在局限性。如果大型設(shè)備使用中發(fā)生問題，現(xiàn)場缺乏拆卸檢查的工具時(shí)，首先要將電源切斷，結(jié)合設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行檢查，包括易發(fā)生故障的傳動系統(tǒng)與綜采系統(tǒng)等。如果沒有發(fā)現(xiàn)故障，要暫時(shí)停止作業(yè)，借助拆卸分析法等多種手段分析故障的實(shí)際情況，因此，通常在缺乏拆卸條件下不建議實(shí)施非專業(yè)檢修。

2.2 拆卸分析法

在煤礦機(jī)械設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，拆卸分析法就算是對關(guān)鍵部分進(jìn)行拆卸、測試等，以分析判斷故障發(fā)生的直接原因，為后續(xù)確定解決措施打下基礎(chǔ)。拆卸要求關(guān)閉設(shè)備的動力電源，人員穿戴好防護(hù)用品進(jìn)行全面檢查，檢查內(nèi)容包括各類導(dǎo)線的連接情況、絕緣情況，是否有短路、斷路等問題存在。比如，針對導(dǎo)線的檢查，如果發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線外層發(fā)生焦化、軟化，可能存在短路，導(dǎo)致電流過大引發(fā)的。檢查線路連接的可靠性，可輕輕搖晃導(dǎo)線，模擬設(shè)備運(yùn)行中存在的振動，如果線路發(fā)生脫落或連接不牢固，要進(jìn)行固定，以提升其工作性。如果檢測線路外觀沒有缺陷，連接狀態(tài)良好，可以在關(guān)閉電源后逐段摸索，分析判斷線路內(nèi)芯是否發(fā)生斷裂引發(fā)斷路問題。在煤礦機(jī)械故障檢測中，拆卸分析法被廣泛應(yīng)用，但是，應(yīng)用需要確保安全才可以實(shí)施。

2.3 參數(shù)分析法

參數(shù)分析法的應(yīng)用是指結(jié)合設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行中各類參數(shù)進(jìn)行綜合判斷。通常來說，許多機(jī)械設(shè)備的工作參數(shù)處于一個(gè)可靠的范圍內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備的某一參數(shù)超過了承受的安全值，可能會快速發(fā)生機(jī)械故障。參數(shù)分析法的應(yīng)用基礎(chǔ)是有大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，需要借助智能化的檢測手段作為輔助。比如，煤礦生產(chǎn)中常用的綜采設(shè)備，可以在設(shè)備變壓器中安裝溫度傳感儀。正常情況下，變壓器的溫度是相對穩(wěn)定的，變壓器內(nèi)芯如果發(fā)生了銹蝕、短路，設(shè)備的性能會下降，變壓器的溫度會在短時(shí)間內(nèi)升高，借助溫度傳感器收集溫度數(shù)據(jù)，與正常條件下變壓器的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，即可判斷故障的發(fā)生情況，及時(shí)采取措施處理。參數(shù)分析法的應(yīng)用可以有效檢測故障的發(fā)生情況，但不能依據(jù)檢測結(jié)果診斷故障發(fā)生的原因，只能起到參考作用，具體的判斷還有賴于人的綜合分析。

2.4 模型分析法

模型分析法的應(yīng)用類似參數(shù)分析法，也是通過故障檢測數(shù)據(jù)，區(qū)別在于，模型分析法的應(yīng)用更依賴標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的獲取，即通過分析設(shè)備在常規(guī)工作條件下各類情況的發(fā)生，建立工作模型，用于綜合判斷設(shè)備的各類參數(shù)，這種方法的應(yīng)用可以降低設(shè)備故障發(fā)生率。在設(shè)備的運(yùn)行中發(fā)生問題時(shí)，也根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型實(shí)施快速處理，可以降低故障帶來的影響。比如，針對割煤機(jī)割煤構(gòu)件可以借助轉(zhuǎn)速，假定機(jī)電設(shè)備的安全轉(zhuǎn)速范圍為1500～1800r/s，在設(shè)備投入前進(jìn)行反復(fù)測試，最佳工作狀態(tài)下的轉(zhuǎn)數(shù)參數(shù)為1600r/s，變動幅度為±50，可以將其作為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，如果設(shè)備在運(yùn)行中效率發(fā)生下降，采集轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，如果數(shù)值低于標(biāo)準(zhǔn)值，可以初步判定是由于粉塵淤積引發(fā)的。

3 煤礦設(shè)備管理中機(jī)械故障診斷技術(shù)的應(yīng)用

對于煤礦設(shè)備實(shí)施故障診斷時(shí)，要結(jié)合設(shè)備的工作條件與運(yùn)行特點(diǎn)，如果礦井的環(huán)境特點(diǎn)、地下水的酸堿性、粉塵、振動、沖擊等各類因素，選擇合適的檢測方法，實(shí)施有針對性的診斷。診斷方法包括如下內(nèi)容。

（1）溫度診斷。煤礦機(jī)械設(shè)備存在多個(gè)傳動機(jī)構(gòu)，如果有故障發(fā)生，溫度會有異常升高現(xiàn)象，特別是運(yùn)行中發(fā)生故障的機(jī)電設(shè)備，在故障發(fā)生前，設(shè)備溫度會持續(xù)升高。因此，機(jī)械設(shè)備維護(hù)人員在日常檢查中要注重觀察溫度值的變化，與正常溫度進(jìn)行對比，如果發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行溫度與正常數(shù)值存在較大的差異，就要分析機(jī)械設(shè)備存在的隱患。

（2）振動監(jiān)測。針對煤礦機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，振動監(jiān)測也是常用的診斷方法之一，此方法類似溫度診斷，可以應(yīng)用于預(yù)防性維修。在設(shè)備巡檢中，可以借助簡易的診斷儀器進(jìn)行監(jiān)測。對于復(fù)雜設(shè)備，可以利用精密的診斷系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測。簡易診斷儀器可以使用便攜測振儀，獲取機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中的振動信號，檢測該設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；精密診斷系統(tǒng)的應(yīng)用多由專業(yè)檢驗(yàn)維護(hù)人員定期針對某個(gè)設(shè)備進(jìn)行細(xì)致監(jiān)測，在具體的實(shí)施中，檢驗(yàn)維護(hù)人員將采集的設(shè)備振動信號輸入到系統(tǒng)中，通過計(jì)算機(jī)軟件可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能分析出該設(shè)備的故障發(fā)生位置及原因。

（3）鐵譜檢測。在機(jī)械設(shè)備的診斷中，應(yīng)用鐵譜檢測技術(shù)的時(shí)間較短，但體現(xiàn)出顯著的效果，也是當(dāng)故障診斷最有效的方法之一。此方法的應(yīng)用是借助顆粒定量儀。在實(shí)際的操作中，檢驗(yàn)人員將高強(qiáng)度及梯度的磁場放置在混有磨屑的潤滑油區(qū)域內(nèi)，使用特定設(shè)備吸出磨屑，并依據(jù)磨屑顆粒的粒度大小次序生成譜片，將以此為依據(jù)，判斷設(shè)備的運(yùn)行情況。

（4）超聲波無損檢測技術(shù)。無損檢測技術(shù)作為一種先進(jìn)技術(shù)，可以有效確保被檢測物的安全性，借助磁、熱、電、光等反應(yīng)確定材料結(jié)構(gòu)存在的缺陷，以表明檢測材料的使用狀態(tài)。超聲波檢測體現(xiàn)出極強(qiáng)的穿透功能與靈敏性，可對機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵零部件進(jìn)行檢測。此技術(shù)的應(yīng)用還可以評價(jià)設(shè)備零件的有效使用時(shí)限，便于在第一時(shí)間更換掉受損零部件，保證了設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

4 故障檢測診斷技術(shù)在煤礦機(jī)設(shè)備管理中的應(yīng)用舉例

4.1 現(xiàn)場的故障進(jìn)行初步診斷

在煤礦機(jī)械設(shè)備的現(xiàn)場維護(hù)中，可以借助耳聽、眼觀察等常規(guī)方法對設(shè)備的故障進(jìn)行初步診斷，然后借助相關(guān)儀器對設(shè)備的零部件進(jìn)行逐一排查，可以通過溫度、振動的變化幅度來分析設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，通過定量分析與定性分析相結(jié)合的方式分析判斷零部位是否要更換。為了保證故障診斷具有更高的效率，可以借助計(jì)算機(jī)診斷技術(shù)實(shí)施精密檢測。

4.2 應(yīng)用于高壓異步電動機(jī)的檢測

在煤礦開采中，由于高壓異步電動機(jī)的應(yīng)用，煤礦開采效果得以大幅提升。但是，煤礦存在惡劣的開采環(huán)境，高壓異步電動機(jī)在使用中內(nèi)部各類零部件易發(fā)生早期磨損，如發(fā)生絕緣體老化及脫落等現(xiàn)象，對于開采的連續(xù)生產(chǎn)帶來不利的影響，也易引發(fā)安全事故，因此，檢測診斷技術(shù)應(yīng)用高壓異步電動機(jī)具有重要意義。高壓異步電動機(jī)有故障發(fā)生時(shí)，接頭會發(fā)生放電現(xiàn)象，通過檢測放電部位可以明確潛在的故障，確定設(shè)備的性能，預(yù)知剩余使用年限。

4.3 故障檢測診斷技術(shù)在礦井提升機(jī)中的檢測應(yīng)用

礦井提升機(jī)作為井下重要的運(yùn)輸設(shè)備，其安全運(yùn)行關(guān)系著工作人員的生命安全以及運(yùn)輸效率。礦井提升機(jī)在運(yùn)行中通常會發(fā)生兩類故障，一類是“硬故障”，是指礦井提升機(jī)在運(yùn)行中相關(guān)參數(shù)發(fā)生異常，另一類是“軟故障”。不同于“硬故障”，“軟故障”更是難以被發(fā)現(xiàn)，“軟故障”的發(fā)生是“硬故障”的預(yù)警，如果不及時(shí)進(jìn)行處理，會導(dǎo)致“硬故障”的發(fā)生。針對礦井提升機(jī)，應(yīng)用故障檢測技術(shù)要結(jié)合其故障的發(fā)生特點(diǎn)。如滾筒運(yùn)行中接觸部位的溫度會發(fā)生變化，借助對溫度的檢測可以分析判斷出故障的發(fā)生位置，有利于提前控制故障的發(fā)生，保證設(shè)備的可靠使用。

5 故障診斷技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)械設(shè)備管理的要點(diǎn)

5.1 注重設(shè)備的預(yù)知性檢查，提升設(shè)備運(yùn)行的可靠性

在煤礦開采中，需要應(yīng)用不同類型的機(jī)械設(shè)備，由于設(shè)備的種類多以及構(gòu)造的復(fù)雜性、運(yùn)行環(huán)境的影響，設(shè)備易發(fā)生多種故障，因此在設(shè)備管理中，要結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，發(fā)揮檢測診斷技術(shù)的應(yīng)用，以確保設(shè)備的安全可靠。煤礦企業(yè)要設(shè)立專業(yè)的檢測部門，明確檢測方法與周期，按時(shí)對各類設(shè)備進(jìn)行檢測，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中的隱患，借助預(yù)知性檢修，提升設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

5.2 提高設(shè)備維修的針對性

為了有效保證設(shè)備的維修效果，可以發(fā)揮檢測診斷技術(shù)的優(yōu)勢，為了保證煤礦設(shè)備管理的效果，首先，需要建立結(jié)合煤礦特點(diǎn)的設(shè)備管理制度。設(shè)備管理制度包括的內(nèi)容有設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制度、安全管理制度、應(yīng)急處置方案、使用制度等。設(shè)備檢測診斷的內(nèi)容要結(jié)合設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)特點(diǎn)、維護(hù)周期、保養(yǎng)項(xiàng)目、操作方法、安全事項(xiàng)等相關(guān)內(nèi)容。借助管理制度，設(shè)備維修管理工作有了依據(jù)，避免了盲目性。

5.3 分析設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)，保證設(shè)備的運(yùn)行安全

依據(jù)設(shè)備的管理制度，有利于強(qiáng)化設(shè)備管理的質(zhì)量控制。煤礦要針對設(shè)備的特點(diǎn)建立設(shè)備檢測診斷檔案，有利于強(qiáng)化預(yù)防性維護(hù)，借助定期檢測校準(zhǔn)，定期對設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對設(shè)備進(jìn)行量化評分，結(jié)合量化分值確定設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)級別，并將結(jié)合納入風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)，以此為目標(biāo)強(qiáng)化重點(diǎn)設(shè)備的管理，保證設(shè)備維護(hù)方案的針對性，設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)管理實(shí)現(xiàn)定性到定量。某煤礦液壓支架采用磁記憶檢測技術(shù)檢查應(yīng)力集中位置，如表1。

表1 磁記憶檢測結(jié)果

6 結(jié)語

煤炭機(jī)械設(shè)備在開采中發(fā)揮著重要的作用。隨著煤礦向大型化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展，對設(shè)備管理提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備管理更需要先進(jìn)的方法。實(shí)踐表明，檢測診斷技術(shù)的應(yīng)用有利于保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，降低運(yùn)行成本，實(shí)施了設(shè)備管理的持續(xù)改進(jìn)。煤礦設(shè)備管理要結(jié)合檢測技術(shù)的要點(diǎn)，注重總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以提升設(shè)備管理的效果。