薛曉強(qiáng)

(陜西小保當(dāng)?shù)V業(yè)有限公司 陜西神木 719300)

超聲檢測(cè)技術(shù)實(shí)際上是憑借著超聲的視頻方法，利用攝像機(jī)進(jìn)行圖像獲取以后結(jié)合聲音監(jiān)聽的設(shè)備，對(duì)于所需要檢測(cè)的區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，能夠起到一種安全防范和高效檢測(cè)的效果，屬于自動(dòng)化檢測(cè)的范疇，也是煤礦設(shè)備安全系統(tǒng)中十分重要的組成部分。作為一種新型智能檢測(cè)系統(tǒng)，超聲檢測(cè)在搭配煤礦機(jī)電設(shè)備其他功能以后，能夠?yàn)檎w的煤礦機(jī)電設(shè)備管理營(yíng)造安全可靠的環(huán)境，提供更多高效的信息。目前，超聲檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)越來越多的煤礦企業(yè)中發(fā)揮著愈發(fā)重要的作用，在未來更會(huì)有較大的改進(jìn)上升空間。

1 超聲檢測(cè)技術(shù)相關(guān)概述以及應(yīng)用到煤礦機(jī)電設(shè)備檢測(cè)的價(jià)值

1.1 相關(guān)概述

超聲檢測(cè)作為一種無損的技術(shù)，是指專業(yè)人員將超過20 kHz的振動(dòng)波用于具體探測(cè)一些高敏感的設(shè)備和儀器。超聲波檢驗(yàn)技術(shù)更多是通過借助探頭發(fā)出超聲波，隨后再運(yùn)用耦合劑將超聲波傳遞到機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部。若是發(fā)現(xiàn)金屬內(nèi)部存在缺陷，利用超聲波檢測(cè)技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)快速識(shí)別其發(fā)生情況并發(fā)出反射，當(dāng)接收到反射信號(hào)以后，也能夠在顯示屏上形成對(duì)應(yīng)的脈沖圖形，技術(shù)人員通過圖形可以確定設(shè)備缺陷的位置[1]。目前，該技術(shù)能夠在關(guān)鍵的領(lǐng)域發(fā)揮出高效的作用。區(qū)別于傳統(tǒng)的技術(shù)，超聲波檢測(cè)技術(shù)的操作過程較為簡(jiǎn)單，不僅探測(cè)速度較快，且探測(cè)的厚度很大，而且不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生較大的影響和傷害，能夠及時(shí)有效地檢測(cè)到儀器中的運(yùn)行情況。許多煤礦機(jī)電設(shè)備在生產(chǎn)加工的過程中，正是因?yàn)橹圃旃に嚰皺C(jī)械強(qiáng)度等多方面的原因，使得機(jī)械設(shè)備內(nèi)部會(huì)存在諸多故障，因此，若是能夠使用超聲檢測(cè)技術(shù)，自然能夠在短時(shí)間內(nèi)快速有效地避免一系列故障。

1.2 價(jià)值分析

煤礦機(jī)電設(shè)備的安全性一直牽動(dòng)人心，主要是我國(guó)近年來出現(xiàn)了一系列關(guān)于煤礦安全的事故，造成了大量人員生命、財(cái)產(chǎn)的損失，而煤礦機(jī)電設(shè)備的安全系統(tǒng)也是防護(hù)人民群眾生命、財(cái)產(chǎn)安全的重要所在，煤礦安全涉及的一系列檢測(cè)功能可以很好地滿足檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)中一些監(jiān)督管理的要求，但是，目前煤礦機(jī)電設(shè)備的安全系統(tǒng)雖然更加注重自動(dòng)化程度的提升，而所安裝的一些設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)卻會(huì)呈現(xiàn)出不同程度的功能缺失等問題，在具體運(yùn)行時(shí)也會(huì)因?yàn)樵O(shè)備所具備的自檢功能不穩(wěn)定或其他因素而產(chǎn)生故障。一旦設(shè)備接收到錯(cuò)誤的指令時(shí)會(huì)出現(xiàn)自檢的情況，自動(dòng)故障指令將其推送到煤礦機(jī)電設(shè)備安全系統(tǒng)控制終端以后，檢測(cè)設(shè)備會(huì)因此而出現(xiàn)連鎖控制的問題，更會(huì)對(duì)整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)造成不良的影響。再加上現(xiàn)有的一些煤礦機(jī)電工程中所涉及的檢測(cè)技術(shù)和工序系統(tǒng)布線較為復(fù)雜，或是設(shè)備本身并不具備防水防潮的功能，也很容易因此而受到電磁干擾。在應(yīng)用超聲檢測(cè)技術(shù)以后，作為當(dāng)前煤礦機(jī)電設(shè)備最具有安全性，未來會(huì)著重發(fā)展的主流技術(shù)，能夠做到對(duì)視頻信息進(jìn)行及時(shí)處理。超聲檢測(cè)只需要遠(yuǎn)程就能夠達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)的目的，還能夠?qū)σ曨l圖像進(jìn)行加密處理。目前，我國(guó)煤礦有許多位置環(huán)境相對(duì)惡劣，并不適合直接派遣工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督，便可以采用這種超聲檢測(cè)技術(shù)，不僅方便查找，也能夠在具體檢測(cè)時(shí)建立起對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，及時(shí)看到現(xiàn)場(chǎng)畫面[2]。因此，這種超聲檢測(cè)技術(shù)可以在無人且惡劣的環(huán)境下使用，有著其他檢測(cè)技術(shù)所無法比擬的優(yōu)勢(shì)，值得在未來進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備檢測(cè)的常用技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 常用技術(shù)

2.1.1 對(duì)應(yīng)故障的記錄檢測(cè)診斷技術(shù)

該技術(shù)是指在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行并出現(xiàn)明顯的故障時(shí)，可以對(duì)周圍的零部件進(jìn)行診斷和測(cè)試，明確故障發(fā)生的范圍以及造成故障的主要因素。該診斷技術(shù)是目前我國(guó)許多煤礦企業(yè)應(yīng)用較為普遍且常見的技術(shù)。工作人員需要將故障出現(xiàn)的原因和具體的位置記錄在維護(hù)手冊(cè)上，這樣能夠方便日后再出現(xiàn)同樣的問題時(shí)，最短時(shí)間內(nèi)及時(shí)采取補(bǔ)救的措施。

2.1.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷作為應(yīng)用的煤礦機(jī)電設(shè)備檢測(cè)中一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，也是目前非常熱門的技術(shù)手段，可以處理一些更加復(fù)雜的非線性映射關(guān)系，使維修人員能夠更加清晰、直觀地了解事故發(fā)生的原因及具體的位置，幫助其進(jìn)行判斷，提高故障維修的效率，縮短了檢測(cè)時(shí)間。

2.1.3 智能化的診斷檢測(cè)技術(shù)

該技術(shù)能夠充分模擬人腦思考的全過程，也能夠投入到煤礦機(jī)電設(shè)備檢測(cè)中，對(duì)信息進(jìn)行篩選處理，并且著重找到具體的問題加以解決。通過不斷完善自身故障處理的方式，能夠?yàn)槲覈?guó)煤礦事業(yè)做出積極的貢獻(xiàn)。因此，這種智能化的診斷檢測(cè)技術(shù)能夠很好地來診斷隱蔽性較強(qiáng)且相對(duì)復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備故障問題。通過歸納人類以往的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算以后，能夠準(zhǔn)確判別出煤礦機(jī)電設(shè)備中出現(xiàn)的實(shí)際故障及故障產(chǎn)生的原因。

2.1.4 儀器診斷技術(shù)

工作人員通過具體的儀器對(duì)于煤礦機(jī)電設(shè)備的內(nèi)部壓強(qiáng)、轉(zhuǎn)速及溫度等一系列內(nèi)容進(jìn)行分析，采集到計(jì)算機(jī)內(nèi)歸納處理。這種診斷儀器不僅方便攜帶，且功能較為齊全，有著較高的智能化水平。

2.1.5 溫度和壓力的診斷檢測(cè)技術(shù)

該技術(shù)能夠更加真實(shí)、準(zhǔn)確、靈敏地檢測(cè)出故障出現(xiàn)的位置、原因及需要維修的方式方法，對(duì)零件設(shè)備的溫度、壓力、傳統(tǒng)項(xiàng)及軸承、齒輪等進(jìn)行同時(shí)的數(shù)據(jù)收集、診斷、分析、預(yù)測(cè)[3]。高效確定設(shè)備故障的原因和具體的類型，方便工作人員及時(shí)給予補(bǔ)救，針對(duì)提示的內(nèi)容做出預(yù)防和改進(jìn)，并提高工作效率及質(zhì)量。

2.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

2.2.1 檢測(cè)技術(shù)水平較為落后

目前，我國(guó)仍然有許多地區(qū)的煤礦在進(jìn)行內(nèi)部機(jī)電設(shè)備檢測(cè)的過程中，所涉及的技術(shù)、方法、理念仍然停留在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期。因?yàn)橘Y金投入不足，或是技術(shù)理念的應(yīng)用不夠恰當(dāng)，導(dǎo)致很多施工設(shè)備處于嚴(yán)重落后的情況，不僅穩(wěn)定性較差，且結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。再加上檢修和維護(hù)也較為困難，這無形中對(duì)整個(gè)檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。缺乏高水平的檢測(cè)技術(shù)為煤礦機(jī)電設(shè)備安全運(yùn)行帶來較大的阻礙。

2.2.2 以往一些配件的檢測(cè)方式存在明顯的局限性

由于我國(guó)以往的檢測(cè)更多都是以人工手動(dòng)的方式進(jìn)行的，這種檢測(cè)工作量大且具有很大程度上的依賴性。若是工作人員業(yè)務(wù)能力不足，或是工作經(jīng)驗(yàn)缺失時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致最終的檢測(cè)效果不夠理想，也會(huì)為煤礦機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行帶來帶來很大障礙。

3 超聲檢測(cè)技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 在變頻器設(shè)備檢測(cè)中的應(yīng)用

超聲檢測(cè)技術(shù)的類型較多，在投入的煤礦機(jī)電設(shè)備變頻器檢測(cè)中能夠取得較為理想的效果。應(yīng)用超聲波的探傷儀器能夠有效地檢測(cè)到變頻器的變化情況，了解故障產(chǎn)生的原因，將相應(yīng)的超聲波探頭靠近到變頻器，能夠探測(cè)到周圍的電壓電流等一系列數(shù)據(jù)，并且將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的故障處理中心，故障處理中心會(huì)自動(dòng)給出相應(yīng)的處理方法和手段，便于工作人員在短時(shí)間內(nèi)利用超聲檢測(cè)技術(shù)針對(duì)變頻器設(shè)備中的故障進(jìn)行針對(duì)性的處理。

3.2 在鑄造類設(shè)備零件檢測(cè)中的應(yīng)用

在煤礦開采的過程中，所使用到的一系列機(jī)械設(shè)備類型較多，其中鑄造類機(jī)械又是十分重要的組成部分，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，晶體顆粒較粗。正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)，在實(shí)際檢測(cè)的過程中經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致聲波發(fā)生散射及出現(xiàn)波紋等情況，這會(huì)對(duì)超聲波的接收造成很大程度上的干擾和影響。因此，在進(jìn)行超聲波檢測(cè)的過程中，可以選擇一些頻率較低的執(zhí)行超聲探測(cè)頭進(jìn)行檢測(cè)了解。在短時(shí)間內(nèi)選擇頻率較低的探頭，能夠很好地降低信號(hào)對(duì)其的干擾[4]。考慮到許多煤礦機(jī)械設(shè)備中所涉及的鑄造類機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，并且成本較高，工藝復(fù)雜，所以若是發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，往往會(huì)為整個(gè)產(chǎn)品造成巨大的成本損失，也會(huì)為相關(guān)企業(yè)的形象造成嚴(yán)重的負(fù)面效應(yīng)。采用超聲檢測(cè)技術(shù)能夠很好地檢測(cè)這類設(shè)備中可能出現(xiàn)的問題。目前在超聲波檢測(cè)中應(yīng)用最多的是單通道脈沖反射式掃描儀，這種檢測(cè)方法相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要采用自制的調(diào)節(jié)超聲波掃描儀即可達(dá)到靈敏度要求，并且便于攜帶，應(yīng)用范圍較廣，安全、綠色、環(huán)保，對(duì)人體無明顯傷害，但是可能會(huì)對(duì)操作人員本身產(chǎn)生較大的影響，這就要求操作人員要具有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)及極強(qiáng)的技術(shù)能力。

3.3 在鍛造設(shè)備零件檢測(cè)中的應(yīng)用

一般來講，鍛件的機(jī)械零件有著較強(qiáng)的延展性，但是有許多零件更容易在加工和具體制作的過程中出現(xiàn)彎折或是開裂損壞等情況，最終也容易造成很多的裂紋。當(dāng)零件受到了較大的沖擊力及其他應(yīng)力作用以后，也很容易在凹槽的位置出現(xiàn)較大的滑動(dòng)情況。正是因?yàn)槿绱?，許多鍛件類的零件在被破壞后，缺陷會(huì)很容易集中到中間以及凹槽的位置。在實(shí)際生產(chǎn)加工的過程中需要用到大量的鍛件設(shè)備，不過許多鍛件設(shè)備內(nèi)部的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，拆除過程也十分繁瑣。這說明專業(yè)技術(shù)人員很難通過具體拆裝的方式進(jìn)行設(shè)備的檢查。傳統(tǒng)的檢查方式會(huì)耗費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力，并且檢測(cè)的效果也不太理想，在裝拆的過程中更容易直接造成設(shè)備的損壞，而采用超聲波檢測(cè)技術(shù)時(shí)能夠在短時(shí)間內(nèi)避免上述的問題。圖1是鍛件類設(shè)備零件的檢測(cè)方法，在具體使用的過程中可以分別通過3 個(gè)方面具體進(jìn)行。

圖1 鍛件類設(shè)備零件的檢測(cè)方法

第一，可以直接使用執(zhí)行的超聲探測(cè)儀，從軸端開始面對(duì)全軸進(jìn)行檢測(cè)和分析，但要注意從兩個(gè)方向分別檢測(cè)鍛件。若是鍛件本身的尺寸較為有限，可以選用雙徑值型的探頭檢測(cè)。

第二，可以在檢測(cè)時(shí)先讓傾斜的探頭直接靠近斷面軸頸的根部，這樣能夠在實(shí)際使用的過程中根據(jù)具體情況來確定探頭的傾角，在適當(dāng)調(diào)節(jié)角度以后，也能夠在傾斜探頭的第一時(shí)間檢測(cè)軸徑。

第三，可以運(yùn)用較小角度的縱波超聲波探頭來檢測(cè)位于鍛件遠(yuǎn)端軸徑的根部位置。

3.4 在焊接件檢測(cè)中的應(yīng)用

在煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用中，一系列焊接類型的零件更多會(huì)以支架型構(gòu)件為主，但會(huì)涉及使用環(huán)境的問題，其所造成的損傷往往會(huì)在零件的表面展現(xiàn)。整體的支架類構(gòu)建使用是否牢固取決于焊接的部位是否牢固。因此，在采用超聲檢測(cè)技術(shù)時(shí)，需要對(duì)支架類的構(gòu)件焊接進(jìn)行清晰的檢測(cè)[5]。使用超聲波儀器，主要是將相控陣和聲波彼此之間相組合，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于支架類構(gòu)件大面積的掃描，也能夠在煤礦機(jī)電設(shè)備的檢測(cè)中取得十分理想的應(yīng)用效果。在煤礦機(jī)電設(shè)備焊接的過程時(shí)，應(yīng)用超聲無損檢測(cè)可以有多種檢測(cè)的方式，但是在實(shí)際檢測(cè)中也要選取最為合理的方法。采用超聲無損檢測(cè)技術(shù)主要是通過將高精度超聲發(fā)射換能器產(chǎn)生的超聲波投入到具體的空間中，然后將空間中一系列經(jīng)過檢測(cè)以后的材料所呈現(xiàn)出來的曲線反射。經(jīng)過反射以及折射后會(huì)形成一種全新的接收信號(hào)。考慮到部分材料構(gòu)造的機(jī)制不同，因此，曲線的反射折射也會(huì)呈現(xiàn)出不同的信號(hào)類型。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析并處理以后，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別焊接件的缺陷情況。

在實(shí)際工程中，將超聲無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到焊接件時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：第一，要明確一些金屬材料的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，根據(jù)焊接技術(shù)方面的要求選擇合理的超聲無損檢測(cè)技術(shù)；第二，明確檢測(cè)技術(shù)的具體時(shí)間，按照整個(gè)金屬材料的加工環(huán)節(jié)對(duì)基礎(chǔ)處理進(jìn)行實(shí)際的檢測(cè)應(yīng)用；第三，檢測(cè)方式確保合理正確，要明確具體技術(shù)的探頭位置，這樣能夠提高檢測(cè)的精確性和有效性；第四，在利用這一技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程中要明確反射波幅，以保證超聲波反射回路和速度的真實(shí)性以及完整性。

3.5 在關(guān)鍵零部件檢測(cè)中的應(yīng)用

在煤礦機(jī)機(jī)電設(shè)備的一些關(guān)鍵零部件中采用超聲檢測(cè)，更多的是以無損檢測(cè)為主，而無損檢測(cè)技術(shù)在并不傷害零件的同時(shí)，能夠?qū)α悴考?nèi)部是否出現(xiàn)損傷等情況進(jìn)行探測(cè)，是目前最為合適的煤礦機(jī)電設(shè)備檢測(cè)技術(shù)，能夠有效發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的裂痕和缺陷，一旦發(fā)現(xiàn)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)及時(shí)補(bǔ)救，不但消除安全隱患，而且也能夠幫助企業(yè)避免不必要的損失[6]。應(yīng)用無損檢測(cè)的方式體現(xiàn)在以下兩方面。

一方面，對(duì)每一款器械的設(shè)備主軸進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)技術(shù)的要求會(huì)明顯提升，而機(jī)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)只要存在金屬構(gòu)成的物品，并且屬于內(nèi)部傳播遇到問題時(shí)，這種技術(shù)會(huì)將出現(xiàn)問題的地方反射并且對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換。另一方面，對(duì)液壓支架頂梁或焊接接口檢測(cè)時(shí)，利用滲透檢測(cè)技術(shù)能夠等到燃料滲透到表面缺口以后，使材料表面著色，從而能夠更好地去檢測(cè)損壞的部位。

特別是在利用超聲技術(shù)進(jìn)行煤礦機(jī)電設(shè)備探傷的過程中，探傷儀屏幕上會(huì)出現(xiàn)不同的標(biāo)識(shí)，從而顯示一種非缺陷的回波，這將會(huì)對(duì)缺陷的判斷造成一定的影響，可能會(huì)對(duì)最終的識(shí)別效果產(chǎn)生誤解。例如：對(duì)于工件端面進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)，采用縱波，縱波結(jié)束以后也會(huì)對(duì)以下波形發(fā)生一定的影響，并轉(zhuǎn)化為橫波，橫波也會(huì)在另外一個(gè)側(cè)面的影響下轉(zhuǎn)換成縱波，來回轉(zhuǎn)換以后會(huì)出現(xiàn)多次的反射。這種方式再進(jìn)行定性定量分析時(shí)，務(wù)必要嚴(yán)格根據(jù)缺陷定性的空間材料及加工工藝等內(nèi)容進(jìn)行綜合性的考量，及時(shí)排除一些非缺陷因素，降低對(duì)于關(guān)鍵零部件缺陷進(jìn)行判斷所造成的影響。

3.6 在安全檢測(cè)中的應(yīng)用

通過采用超聲無損檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)γ旱V機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的安全性進(jìn)行高效的檢測(cè)，也能夠?qū)υO(shè)備損傷的位置加以確定，了解損傷的程度，分析設(shè)備的最終使用壽命，并且提供明確的參考依據(jù)。因此，這種檢測(cè)技術(shù)能夠很大程度地縮短機(jī)電設(shè)備部件檢測(cè)時(shí)間，提高檢測(cè)效率，節(jié)省檢測(cè)的成本。超聲波檢測(cè)儀器靈敏度較高，聲波也有著較強(qiáng)的穿透力，因此在進(jìn)行具體檢測(cè)的過程中需要采取必要的保護(hù)措施。以一些機(jī)械零件方面的超聲波檢測(cè)為例，在對(duì)零件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)大多是搖臂箱和變速箱這兩方面，這類儀器零件內(nèi)部十分復(fù)雜，表面呈現(xiàn)出顆粒狀，且集中度不高，較為分散。因此這種特性也會(huì)對(duì)信號(hào)的產(chǎn)生帶來嚴(yán)重的不利。運(yùn)用聲波檢測(cè)技術(shù)時(shí)可以選擇較低的探頭，最為理想的是超聲探測(cè)頭能夠提高安全檢測(cè)的效率。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前的煤礦機(jī)電設(shè)備檢測(cè)中，超聲檢測(cè)技術(shù)有著較好的靈敏性和無損性，能夠提升機(jī)電設(shè)備的檢測(cè)效率，并且全面提高煤礦的生產(chǎn)效率和安全水平，在未來將會(huì)有著更廣泛的應(yīng)用和改進(jìn)空間。