浅析矿山机械的故障诊断

郝建林　贾建林

【摘 要】矿山机械设备的大量使用，使得机械故障的发生率在不断的提高，由此而造成的停机损失和维修费用也在不断的增加。鉴于此。本文结合多年工作经验，对矿山机械的故障诊断进行了探讨，以期对相关从业人员有所帮助。

【关键词】矿山；机械设备；故障诊断

一、前言

矿山机械设备是矿山企业中重要的基础性设备。近年来，随着技术的发展，矿山机械从普通简单型向综合本质安全型快速发展，对矿山机械设备的故障诊断提出了更高的要求。煤矿企业大部分都是在井下工作，煤矿机械受到井下环境和作业空间等因素的影响，易于发生故障，甚至事故，使得机械设备的故障率增高；而且，煤矿企业井下机械的工作空间过小，使得粉尘比较大，而且湿度也加强，也给机械设备出现故障的排除增加了更大的困难。尤其随着采矿业规模日益增大，采矿的机械设备也日趋大型化、连续化、机电一体化，其性能与复杂程度不断提高，对设备故障的诊断也更为复杂。靠传统的人工或半自动化的方法来维护机械设备，无论是数据的可靠性或实时性，还是设备的维修质量均无法满足要求，导致矿山机械在施工过程中停机多，检修时间长，严重影响到安全生产的进度和质量。所以，为了保持矿山设备良好的技术状态，加强矿山机械的故障诊断研究有重要的现实意义。

二、常见的矿山机械故障及其分析

1、噪声和振动大。一是吸空现象严重。吸油过滤器局部堵塞，阻力大；吸油管距油面较近；吸油位置太高或油箱液位太低；泵和吸油管口密封不严；油的粘度过高；泵的转速太高；吸油过滤器过流面积过小；非自吸泵辅助泵供油不足或有故障；油箱上的空气过滤器堵塞；泵轴油封失效。二是吸入气泡。油液中溶解一定量的空气；回油涡流强烈生成泡沫；管道内或泵壳内存有空气；吸油管浸入油面的深度不够。三是液压泵运转不良。定子环内、齿轮精度低、摆差大造成泵内轴承、零部件磨损严重或破损。2、压力不足。溢流阀旁通阀损坏，减压阀设定值太低，集成通道块设计有误，减压阀损坏，泵、马达或缸损坏、内泄大。3、温度过高。主要原因有：油粘度过高、内泄严重、冷却器堵塞、泵修理后性能差及油位低、压力调定过大、摩擦损失大。液压系统的零件因过热而膨胀，破坏了相对运动零件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加、液压阀容易卡死，同时，使润滑油膜变薄、机械磨损增加，结果造成泵、阀、马达等的精密配合面因过早磨损而使其失效或报废。4、元件无动作。电磁阀中电磁铁有故障，限位或顺序装置不工作或调得不对，机械故障，无指令信号，放大器不工作或调得不对，阀不工作，缸或马达损坏。有时执行元件动作太慢，主要是因为泵输出流量不足或系统泄漏太大，油液粘度太高或太低，阀的控制压力不够或阀内阻尼孔堵塞，外负载过大，放大器失灵或调得不对，阀芯卡涩，缸或马达磨损严重。5、泵不出油：未接通电源或电路及元件故障造成电动机轴不转动，或电动机转向不对使泵反转；电动机发热跳闸。溢流阀调压过高，超载荷后闷泵，溢流阀芯卡死或阻尼孔堵塞，泵出口单向阀装反或阀芯卡死而闷泵，电机故障。6、异常发热：主要是由于装配质量差，传动部分同轴度低，轴承质量差，或安装时未清洗干净，运转时别劲；经过轴承的润滑油排油口不畅通，回油口螺塞未打开，油道未清洗干净。再就是油液质量差。油液的粘温特性差，粘度变化大；油中含有大量水分。

三、矿山机械故障诊断方法

随着生产规模的扩大，矿山机械设备的使用数量不断增多，机械设备故障诊断也愈加重要。通常情况下，根据机械设备的物理特性所进行的故障诊断有以下几个方面：

1、主观诊断技术

指维修人员利用简单的诊断仪器凭借个人的实践经验分析判断故障产生的原因和部位。方便快捷，可靠性较低，属于较简单定性分析。直觉经验法指维修人员凭感官和经验，通过看、听、摸、闻、问等方法判断故障原因：看执行元件是否爬行、无力、速度异常，液位高度、油液变质及外泄漏，测压点工作压力是否稳定，各连接处有无泄漏及泄漏量；听泵和马达有无异常声响、溢流阀尖叫声、软管及弯管振动声等。例如在矿山机械的循环运行过程中，润滑油可以提供机械零部件的损耗类型、部位和程度等诊断信息。其中磁塞检查法，就是通过将带磁性的塞头放入润滑系统内，收集润滑油中的磨损残渣，通过肉眼观察残渣的形态，来诊断机械零件磨损情况的检测方法。该检测手段简便有效，适合于磨粒残渣尺寸大于50mm的情况。参数测量法指通过测得系统回路中所需点处工作参数，将其与系统工作正常值比较，即可判断出参数是否正常、是否有故障及故障所在部位，适于在线监测、定量预报和诊断潜在故障。不同的矿山机械在运行过程中会产生不同频率的振动，所以，通过收集分析振动信号参数，能够获得矿山机械的故障情况。当矿山机械发生故障时，其产生的振动会加大；同时，随着机械零件的磨损加剧，零件表产生的剥落等现象也会导致振动的加大。机械还可能因为微小的振动而导致其内部结构的共振，从而造成运行状态恶化。囚此，我们可以通过对矿山机械振动的诊断，了解其中所包含的大量信息，进而对机械设备的状态进行监测，分析得出战障.原因。

2、仪器诊断技术：

仪器诊断技术是借助仪器对机械故障进行诊断。系统的压力、流量、温度、噪声、震动、油的污染、泄露、执行部件的速度、力矩等，通过仪器显示或计算机运算得出判断结果。矿山机械运行状态不正常时，往往温度会发生异常，如异常升高等。由于机械的温度不能直接测定，因此要借助于物质的某此与温度变化有关的物理特性来进行间接测量。例如红外测温的原理是将机械发射的具有辐射能的红外线转变成电信号，由于红外线辐射能的大小与机械的温度相对应，因此可以根据电信号的大小来确定机械温度的高低当使用红外测温手段对矿山机械进行故障诊断时，最核心的问题是必须要准确获得被测设备的温度分布情况或故障相关部位的温度值。因此，为了提高红外测温的准确度，必须在对检钡l结果进行分析处理的同时，采取相应的对策来选择好的检测条件，或者对检测现场结果进行合理的修正。

3、远程故障诊断技术

远程故障诊断技术是通过设备故障诊断技术与计算机网络技术相结合，在矿山机械设备上建立状态监测点，采集设备状态数据；而在矿井调度中心对设备运行进行分析诊断监测的一项技术，远程故障诊断与维护的实现可以使矿山设备的故障诊断更加灵活方便，也能实现资源共享。机械设备运行时产生多种信息，当其功能逐渐劣化时，就出现相应的异常信息，如，机器的状态变化而产生的异常振动、噪声、温度等机械信号：机械劣化过程产生的磨损微粒、油液及气体成份变化的化学信号等。利用检测仪器对最敏感的故障特征信号进行状态监测，做出正确的分析和诊断，可以及时预测机器设备可能发生的故障。传感器安装在诊断对象（设备）上，以传递温度、压力、振动、变形等信号，这些信号进一步转化为电信号，输入到信号处理装置，在信号处理装置中将输入的诊断信号与预先储存在系统内的标准信号进行比较，标准信号是根据事先积累的大量数据资料和实际经验分析归纳而制定出来的判定标准，是设备各种参数的允许值。通过比较做出判断，确定故障的部位和原因，预测可能发生的故障。

四、结语

在不同的矿山设备中，需要使用不同的故障诊断技术，才能够有效的发现并且排除故障，确保机械设备的稳定运行。而且随着科学技术的不断进步，电子技术在矿山设备中的应用，促进了矿山生产现代化水平的不断提高，大多数矿山企业中的机械设备也逐渐向着大型化、自动化的方向发展。

参考文献：

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