礦山機電設備故障診斷技術探析

曹慶軍

【摘 要】本文淺析礦山機電設備故障的危害性和及時診斷的必要性、故障產生的主要原因、礦山設備故障診斷檢修類型與內容以及故障診斷技術方法的運用等。

【關鍵詞】故障診斷；維修；設備

一、引言

隨著科學技術的的快速發展，煤礦機械自動化控制程度也在日益提高。如今機械電氣設備在煤礦生產中起到重要的作用和影響，而機械電氣設備的運行成本也在不斷的提高。在生產過程中，若出現設備事故，不但影響安全生產，而且也會給正常帶來很大的經濟損失，嚴重的甚至能造成人身傷害及其傷亡事故，對社會造成了極為惡劣的影響。因此，煤礦機電設備或系統的安全性、穩定性都非常關鍵。在進一步提升機電設備安全性、穩定性上，其方法也比較多，而其中對設備進行故障監測診斷技術就是一項關鍵性、高效的技術手段?，F代故障診斷技術，實質上是一項集合了電腦技術、傳導技術、信息處置技術等多個領域于一體的先進技術。使用故障診斷技術最早的是歐美等發達國家，后隨之得到了快速發展。伴隨煤炭行業科技的進步，故障診斷技術在煤礦也開始應用，并得到了迅速推廣。

二、故障產生的主要原因

1）零件損傷。配合關系的變化當設備出現故障后，在對故障部位觀察時會發現大多故障形成均因零件本身損傷和零件間原配關系產生變化而導致的。而零件損傷是指零件原有形態和尺寸與原有設計的性能發生了偏離，其偏離是由機械設備在使用途中，各方面因素對零件共同作用產生的結果。所以零件常見損傷大多由老化損傷和意外損傷所造成。

2）超負荷運轉。設備的超負荷運轉各臺設備在設計時都對輸出參數設計了極限，當設備實際輸出的參數大于設計輸出的極限時，其正常運行狀態就會遭到破壞出現故障。當設備出現超負荷運轉導致故障時，需要對設備技術參數進行調整和采取相應修復措施來提高設備的承受能力。

3）工作能力損耗。設備工作能力損耗設備工作能力損耗是指在機械內外因素共同影響下，隨著時間推移，設備綜合能力在不斷損耗。其主要原因為機件配合剛性下降、間隙增大；部件老化和磨損；設備摩擦系數變大、磨損和負荷增大造成熱量增大；設備關鍵聯接負荷的部件發生了扭曲變形和磨損等。

三、礦山設備故障診斷檢修類型與內容

煤礦機電設備故障的診斷，關鍵是在于對設備實施計劃性狀況的維護和檢修，以確保生產設備能夠連續運轉。這種通常意義上的維護和檢修，按照類型大致可以劃分為三種類型，即計劃性狀態檢修、按計劃性定期性檢修和維修和事后檢修與維護。

1）計劃性狀態檢修。當前，隨著設備監測技術的發展和日趨完善，按照在線檢測和診斷裝置就能夠將所預防的設備故障狀態、維修的時間和維修內容詳細記錄下來。然后，通過從監測和診斷資料中取得的數據，經過輸入計算機分析處理，預測設備故障。保障在設備發生故障之前，就訂出了修理的計劃和措施，這樣便于消除隱患，也有利于延長設備使用壽命，達到保證生產秩序持續進行的目的。

2）按計劃性定期性檢修和維修。按照計劃周期性的維護檢修方法，檢測方法利用比較簡易，而且大多都是根據經驗制定檢修期，無論設備應該維修與否，每到維修周期就必須進行維修。這樣難以防范因偶發事件引發的故障，所以也會經常發生重復檢修現象。

3）事后檢修與維護。事后維修則是在設備出現故障后所實施的治理措施，而不是主動進行的。因為大部分是在沒有準備的情況下才實行的，所以這種維修的質量也不高，效果也不理想。

四、故障診斷技術的運用

1）診斷的基本根據。由于機電設備在運行的過程中會產生摩擦、熱量、動力等物理、化學性能的轉移和變換，這樣勢必就會導致諸如溫度升高、壓力增大、電流、電壓及功率波動等現象發生。通過對這些參數變的化檢測，能夠初步判斷設備的運轉狀況和運行效率如何。而故障診斷技術，則是依據不同參數的變換規律，再進一步掌握設備的工況和預判設備出現故障的可能性及出現的部位，這樣就為采取針對性的檢修提供了科學的參考依據，以便避免常規性計劃檢修所出現的重復檢修和漏修的問題，使設備的各部位不僅能夠有效運行，而且對設備運行中出現的故障也能及時地進行檢修，這就極大提高了機電設備運轉的效率和安全可靠性。

2）信息采集整理。我們通過對機電設備進行的“看、聽、摸、觸、嗅”的方法，發現設備的實際運行狀態；或者利用傳感器、點檢儀等儀器準確采集設備的多種狀態數據（例如：振動、溫度、工藝量、加速度、位移等）判斷，并根據設備運轉中能量、介質、動力、熱能、等各項參數的變動，從而把機電設備的相關故障信息傳遞出來，并以此來判斷設備的運行狀況，確定是否有有無故障。①通過現場觀察。這是依據現場實踐經驗對設備的運轉狀況進行分析判斷的辦法，也是現場普遍采用的辦法。譬如：在實際工作中可以通過電機或發動機的響聲、電動機或軸承溫度變動進行故障的預判；而機械零部件損壞的大多變現為螺栓、螺帽等松動、油液的泄漏、有異物或異常響聲和動作失靈等。在外部檢測時，也可利用其它的方法、措施手段和檢測儀器等進行（譬如著色滲透劑、超聲波探傷儀、顯微硬度計等）。②性能檢測。通常是對機電設備經常使用投入與產出的變量之比或投入、產出本身進行比對實行檢測。在實際中，由于通常機電設備的投入與產出值存在相應的變化波動范圍，如果以同樣的投入而產出偏低時，則說明設備的運行效率下降；有時產出相同，但是投入卻升高了，這也同樣說明設備的運行效率下降了。平時，能夠說明礦山機電設備性能指數的重要技術參數有：軸承轉速、電機功率、設備的溫度變化以及電流波動等，有的時候也會運用產出礦量或運礦量等數據來進行考量。所以，在檢測整臺設備的功能之時，還應該對設備的重要零部件的性能實施檢測，其檢測重要零部件的關鍵參數是強度指標。

3）診斷方法的運用。機電設備故障診斷的方式方法多種多樣，然而對于礦山機電設備特別是對井下采掘礦機設備的檢測，就應該顧及到其工作環境和狀況（如振動、沖擊、酸堿腐蝕、礦物粉塵、井下水、防爆性能、工作范圍小和維修難度大等因素的影響），而所采用的檢測儀就應該符合這些相應的要求。所以，在現實中從而導致了很多檢測方式也難以實施。比如被普及推廣的振動檢測方法，當用于對鏟運機的檢測時，經常因為由各種不利的干擾因素，嚴重的影響到了判斷的準確程度。因此，對于故障診斷技術來說，需要依照各種具體情況來進行有針對性的處理，并采用可行的技術措施。在礦山機電設備的故障診斷技術中，我們不但可以運用以往經常使用的溫度診斷及振動監測的措施之外，對于油磨屑分析也同樣需要得到大力的推廣與運用。該方法對于診斷一些特定的設備也是很有幫助的。

下面介紹常用的三種機電設備故障診斷與監測技術方法。

①溫度診斷技術。在機電設備發生各種故障時，其溫度通常也會變得比較異常和敏感。對于那些有一定損傷的機件來說，通常其溫度是在故障發生之前就開始又明顯的升高了。如果我們可以將所收集到的各種不同機件的溫度做成形象直觀的圖表來對照，并將這些圖表放置在設備的運行現場，那么當操作人員發現某些機件的溫度過高，而查圖表上的溫度數據又支持這一判斷的情況之下，這樣操作人員就可以及時的發現，并發出提示警報。

②振動監測技術。振動監測主要的適用范圍是預防性的維修，通?？梢园阉鼊澐譃閮深悾阂活愂呛喴自\斷儀，另一類是精密的診斷系統。所謂的簡易診斷儀，一般是采用便于攜帶的測振儀，就是通過將設備運行狀態之下的振動信號放大來掌握設備的運行是否正常。而精密診斷系統，則可以定期或者直接對某些設備開展檢測工作，通過將設備的振動信號導人顯示裝置或者控制器，再經過計算機的數據分析之后，來查找發生故障的成因及故障所在設備中的位置。

③鐵譜監測技術。鐵譜監測技術在煤礦機電設備中的運用歷史較短，但是它已經取得了較為明顯的監測效果。鐵譜檢測儀器常見的主要有顆料定量儀。其運行的原理就是：讓帶有磨屑的潤滑油流經具有高強度和梯度的磁場，然后將磨屑從中吸出，最后根據磨屑顆粒大小次序來制成譜片，以此作為判斷設備運行情況的分析依據。另外一點，當前還有使用鐵譜顯微鏡或者電子顯微鏡來開展監測工作的，其效果更好。

五、結語

礦山各種機電設備的故障診斷工作，其實質就是運用各種先進的科學技術方法，對于機電設備當前所處的運行狀態開展分析，從而預測未來機電設備運行是否平穩可靠，并掌握設備的整體或者局部的情況。診斷可以在設備的故障尚沒有完全顯現的時候來進行早期的預警工作，它能夠對故障產生的原因以及產生的部位和可能造成的各種危險來進行判斷與評估，并預報故障可能的發展方向，及時讓維修人員在短時間內查找到故障的產生的源頭，從而有針對性的去排除故障，防止事故的發生和擴大，爭取將危害性減少到最低程度，減少經濟損失。

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