王永強

（國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）

如今我國的機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，受到自然環(huán)境與操作因素影響，導(dǎo)致機械設(shè)備在使用中出現(xiàn)問題，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)需要加強先進技術(shù)的應(yīng)用，引進無損檢測技術(shù)后可以快速找出故障位置，分析問題成因，為煤礦機械設(shè)備的維修帶來幫助，以下進行相關(guān)分析。

1 無損檢測技術(shù)概述

1.1 無損檢測技術(shù)內(nèi)涵

無損檢測技術(shù)是一種在不對被檢測對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，進一步確定損壞的形狀、位置、分布與程度，與傳統(tǒng)的檢測方法不同，這一技術(shù)的主要優(yōu)勢在于全面性、可靠性、非破壞性特點，為煤礦機械設(shè)備的維護與修理帶來指導(dǎo)，比如通過分析鑄造、沖壓和切割工序，進而保證生產(chǎn)。

1.2 無損檢測技術(shù)的分類

（1）超聲探傷技術(shù)。這一技術(shù)是借助用超聲波較強的穿透性能探傷機械設(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。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，遇到不同的介質(zhì)后形成反射，進而找出微小損傷，不過，對操作人員的專業(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。不過超聲探傷技術(shù)只適用于機械設(shè)備的內(nèi)部缺陷，無法對設(shè)備表面缺陷進行探傷。

（2）射線探傷檢測技術(shù)。在應(yīng)用這一技術(shù)的過程中主要探傷底片內(nèi)部，進而顯示設(shè)備的缺陷位置，不過射線探傷期間會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的射線輻射，對操作人員的健康構(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，操作人員磁粉探傷技術(shù)期間操作便捷，并且探測的效率較高。在實際操作中，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，磁場的磁力線具有的連續(xù)性會受到影響，之后在磁場中加入配磁懸液，漏磁場區(qū)域開始吸附磁粉，肉眼可發(fā)現(xiàn)磁痕，進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，煤礦檢測掩護式液壓支架底座，檢測區(qū)域包括焊縫鉸鏈座周邊2cm 范圍，檢測結(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，在內(nèi)部探測上效果較差，要求操作人員先打磨設(shè)備的表面，在平整的情況下進行檢測。

（4）滲透探傷技術(shù)。這一技術(shù)利用液體虹吸效應(yīng)檢測零部件表面，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，操作人員在檢測的過程中需要使用清洗劑、滲透劑、顯影劑等化學(xué)制劑，無損檢測流程如下：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間；③使用清洗劑清洗表面，顯影劑開始顯影。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進入裂紋內(nèi)部，進而顯示裂痕。滲透檢測技術(shù)還可以檢測非鐵磁性材料，技術(shù)局限性在于只能檢測零部件表面，內(nèi)部探傷難以實現(xiàn)。

（5）渦流探傷技術(shù)。在實際檢測的過程中，無須檢測人員和被檢測設(shè)備部件直接接觸，通過在機械設(shè)備表進行渦流探傷，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)依然可以檢測作業(yè)，不過，該技術(shù)應(yīng)用范圍較窄，工程設(shè)備檢測儀器也會影響所得的設(shè)備檢測分析結(jié)果。

2 無損檢測技術(shù)在煤礦機械設(shè)備維修中的應(yīng)用價值

2.1 維修針對性加強

相較傳統(tǒng)的檢測方法，應(yīng)用無損檢測技術(shù)針對性更高，在信息處理上效率更高，并且提升了檢測準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)模式下檢測設(shè)備需要維修人員拆解，然后逐一對零件排查，不過，檢測和維修的效率不高。應(yīng)用無損檢測技術(shù)可以省去人員拆卸的環(huán)節(jié)，比如，發(fā)射超聲波后即可機械設(shè)備內(nèi)部的構(gòu)造進行分析，找出故障部位，分析故障的嚴(yán)重性。

2.2 適用范圍廣

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

3 煤礦機械設(shè)備維修中的無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

3.1 超聲波檢測

超聲波在不同介質(zhì)中傳播特點不同，因此可以分析煤礦設(shè)備的質(zhì)量缺陷，傳動軸是煤礦設(shè)備運行中常用零部件，所以在維修過程中，需要對傳動軸檢測加以重視，其中在傳動軸半成品檢測期間主要是應(yīng)用超聲波這種無損檢測方式。借助耦合劑將超聲波傳送到指定傳動軸內(nèi)部。在檢修期間，結(jié)合傳動軸超聲波可以發(fā)現(xiàn)入聲波反復(fù)變動的缺陷，甚至波動性的信息，都將對系統(tǒng)的安全運行造成影響。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、幅度判定傳動軸內(nèi)部缺陷位置、大小、基本形狀。在實際操作中，如果波動部位集中在傳動軸的軸向位置，可以發(fā)現(xiàn)，故障位置在探頭的正下方；檢測操作中如果出現(xiàn)連續(xù)性波動現(xiàn)象證實傳動軸的內(nèi)部組織較為混亂，進而引發(fā)氣孔、縮松，如果沒有出現(xiàn)反射波，說明傳動軸晶粒問題較為嚴(yán)重。

3.2 故障振動檢測

煤礦機械運行期間齒輪在變速器內(nèi)部轉(zhuǎn)動，在系統(tǒng)內(nèi)部互相咬合下，形成彼此關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)，機械設(shè)備振動系統(tǒng)剛度一般為周期性變化，如果齒輪運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)強迫振動或者衰減振動，或者軸承徑向發(fā)生軸向振動，會導(dǎo)致整個軸承振動逐漸嚴(yán)重，威脅變速器的使用安全性。一般來說，振動的信號出現(xiàn)在機械外側(cè)，而振動因素主要在于齒輪咬合，應(yīng)用無損檢測技術(shù)可以提升故障檢測效果。在檢測操作過程中，變速器箱體將軸承座作為振動測量點，軸承座的振動視為齒輪振動，在無損檢測技術(shù)的應(yīng)用過程中，主要是通過信號分析齒合頻率、轉(zhuǎn)動頻率，其中齒輪的振動信號可以實現(xiàn)頻率調(diào)制。

3.3 無損探傷

在煤礦挖掘作業(yè)期間，需要應(yīng)用鋼絲繩固定機械設(shè)備，并且維修人員需要對鋼絲繩狀態(tài)定期檢測。應(yīng)用定量檢測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方法。明確檢測結(jié)果后，檢測技術(shù)人員結(jié)合自身的經(jīng)驗分析鋼絲繩的運行狀態(tài)，判定故障缺陷。在鋼絲繩檢測的過程中還需要分析鋼絲繩使用時間，進而避免鋼絲繩斷裂影響提升機正常運轉(zhuǎn)。近年來，煤礦開采中鋼絲繩使用頻繁，需要檢修人員分析鋼絲繩的特點應(yīng)用磁粉探傷方法，煤礦開采人員更換機械設(shè)備鋼絲繩時，通過探傷傳感器可以記錄好每次的檢測結(jié)果，之后對比分析檢測結(jié)果，確定鋼絲繩故障位置，及時展開維修工作，營造更加安全的生產(chǎn)環(huán)境。

3.4 葉片檢測

在煤礦生產(chǎn)中，井下通風(fēng)機是不可或缺的大型機械設(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，所以在煤礦機械設(shè)備維修中，需要重視這一問題。風(fēng)機葉片是礦井通風(fēng)機的核心組件，由于井下作業(yè)的環(huán)境較為惡劣，在風(fēng)機葉片轉(zhuǎn)動期間承載部位會產(chǎn)生疲勞裂紋，不及時維修和更換會導(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)需要在實際生產(chǎn)中應(yīng)用無損檢測技術(shù)，切實做好檢修工作，要點如下：（1）維修人員先徹底清洗葉片，然后記錄葉片檢測的內(nèi)容，對損傷的缺陷記錄，之后清理殘留在葉片上的清潔劑；（2）在應(yīng)用無損檢測技術(shù)的過程中，需要分析通風(fēng)機葉片形狀、材質(zhì)合理應(yīng)用磁粉檢測技術(shù)或滲透檢測技術(shù)，而鐵磁性材料葉片首選磁粉檢測技術(shù)，鋁合金非鐵磁性材料選用滲透檢測技術(shù)。此外，在檢修人員不僅對風(fēng)機葉片檢測，還要對葉片和輪轂連接部位加強檢測。

4 設(shè)備維修中無損檢測技術(shù)應(yīng)用要點

4.1 完善的檢測標(biāo)準(zhǔn)

在煤礦機械設(shè)備的檢修中，需要掌握較多的零部件信息，如果機械設(shè)備診斷標(biāo)準(zhǔn)不完善，會導(dǎo)致檢修的難度加大。當(dāng)前的煤礦企業(yè)應(yīng)用機械設(shè)備類型多樣，需要操作過程中明確運行規(guī)律與特點，進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)備的使用條件與運行規(guī)律。此外，煤礦機械設(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，比如，煤礦刮板機推移橫梁檢測可以通過滲透方法，實際操作中先保證液態(tài)化染料進入缺口，再加入顯像劑，由此檢測缺損部位。焊縫檢測關(guān)鍵在于選擇射線，在穿透材料時X 射線、R 射線會在密度差異、材料厚度的影響出現(xiàn)變化。

4.2 結(jié)合實際選擇適合檢測方式

在煤礦機械設(shè)備維修應(yīng)用無損檢測技術(shù)期間需要分析實際情況，為了保證檢測結(jié)果可靠，需要提前分析檢測零部件的材質(zhì)、形狀、外形尺寸、結(jié)構(gòu)，然后優(yōu)選無損檢測技術(shù)。在實際檢修的過程中，每種檢測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，除了應(yīng)用無損檢測技術(shù)，還可以和其他的技術(shù)搭配使用，比如，超聲波檢測裂紋缺陷的靈敏性不同，需要借助揮射線檢測技術(shù)，在綜合對比下保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.3 把握檢測時機

檢修人員需要把握煤礦機械設(shè)備的檢修時機，比如，在超聲波探傷零部件時，未加工的鍛件會由于耦合性較差對探傷作業(yè)產(chǎn)生不利影響，所以需要在檢測前精磨鍛件，之后探傷鉆孔，進而探測內(nèi)部損壞情況，不過，也會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)損傷，需要檢修人員把握檢測的時機，一般在粗加工后到精加工前探傷。此外，無損檢測時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始檢測，而低合金鋼檢測一般在焊后24h 開始。所以，檢測技術(shù)應(yīng)用期間要判斷檢測時機，這也是檢測人員需要掌握的技能。

4.4 研制新型無損檢測設(shè)備

超聲波可以在微型計算機中實現(xiàn)數(shù)據(jù)圖像的采集整理、過程控制、儲存、信息處理，實現(xiàn)無損檢測設(shè)備與微型計算機的結(jié)合，憑借計算機強大的運算功能確保運行速度和檢測效率。超聲波能夠迅速傳播并且收集整體機械設(shè)備的信息資料，再通過計算機整理運算，提升人工檢查和人工計算的檢測效率。整體來說，微型計算機與超聲波結(jié)合后，在煤礦機械設(shè)備中應(yīng)用可以確保檢測結(jié)果具有準(zhǔn)確性。

5 結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)今社會中，自動化技術(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)帶來了巨大便利，其中無損檢測技術(shù)也在發(fā)展，為煤礦企業(yè)生產(chǎn)帶來了幫助，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本與維修費用，比如，當(dāng)前的數(shù)字化超聲波探測儀得到了較多應(yīng)用，其它類型的聲發(fā)射儀器也開始出現(xiàn)。全球現(xiàn)有的壓力容器聲發(fā)射檢測的專業(yè)機構(gòu)已經(jīng)超過50 家，并且無損檢測技術(shù)隊伍也在壯大，我國也在加強機械設(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制，重視人才培養(yǎng)，進而實現(xiàn)行業(yè)的健康發(fā)展。