矿山机电设备故障诊断技术探析

曹庆军

【摘 要】本文浅析矿山机电设备故障的危害性和及时诊断的必要性、故障产生的主要原因、矿山设备故障诊断检修类型与内容以及故障诊断技术方法的运用等。

【关键词】故障诊断；维修；设备

一、引言

随着科学技术的的快速发展，煤矿机械自动化控制程度也在日益提高。如今机械电气设备在煤矿生产中起到重要的作用和影响，而机械电气设备的运行成本也在不断的提高。在生产过程中，若出现设备事故，不但影响安全生产，而且也会给正常带来很大的经济损失，严重的甚至能造成人身伤害及其伤亡事故，对社会造成了极为恶劣的影响。因此，煤矿机电设备或系统的安全性、稳定性都非常关键。在进一步提升机电设备安全性、稳定性上，其方法也比较多，而其中对设备进行故障监测诊断技术就是一项关键性、高效的技术手段。现代故障诊断技术，实质上是一项集合了电脑技术、传导技术、信息处置技术等多个领域于一体的先进技术。使用故障诊断技术最早的是欧美等发达国家，后随之得到了快速发展。伴随煤炭行业科技的进步，故障诊断技术在煤矿也开始应用，并得到了迅速推广。

二、故障产生的主要原因

1）零件损伤。配合关系的变化当设备出现故障后，在对故障部位观察时会发现大多故障形成均因零件本身损伤和零件间原配关系产生变化而导致的。而零件损伤是指零件原有形态和尺寸与原有设计的性能发生了偏离，其偏离是由机械设备在使用途中，各方面因素对零件共同作用产生的结果。所以零件常见损伤大多由老化损伤和意外损伤所造成。

2）超负荷运转。设备的超负荷运转各台设备在设计时都对输出参数设计了极限，当设备实际输出的参数大于设计输出的极限时，其正常运行状态就会遭到破坏出现故障。当设备出现超负荷运转导致故障时，需要对设备技术参数进行调整和采取相应修复措施来提高设备的承受能力。

3）工作能力损耗。设备工作能力损耗设备工作能力损耗是指在机械内外因素共同影响下，随着时间推移，设备综合能力在不断损耗。其主要原因为机件配合刚性下降、间隙增大；部件老化和磨损；设备摩擦系数变大、磨损和负荷增大造成热量增大；设备关键联接负荷的部件发生了扭曲变形和磨损等。

三、矿山设备故障诊断检修类型与内容

煤矿机电设备故障的诊断，关键是在于对设备实施计划性状况的维护和检修，以确保生产设备能够连续运转。这种通常意义上的维护和检修，按照类型大致可以划分为三种类型，即计划性状态检修、按计划性定期性检修和维修和事后检修与维护。

1）计划性状态检修。当前，随着设备监测技术的发展和日趋完善，按照在线检测和诊断装置就能够将所预防的设备故障状态、维修的时间和维修内容详细记录下来。然后，通过从监测和诊断资料中取得的数据，经过输入计算机分析处理，預测设备故障。保障在设备发生故障之前，就订出了修理的计划和措施，这样便于消除隐患，也有利于延长设备使用寿命，达到保证生产秩序持续进行的目的。

2）按计划性定期性检修和维修。按照计划周期性的维护检修方法，检测方法利用比较简易，而且大多都是根据经验制定检修期，无论设备应该维修与否，每到维修周期就必须进行维修。这样难以防范因偶发事件引发的故障，所以也会经常发生重复检修现象。

3）事后检修与维护。事后维修则是在设备出现故障后所实施的治理措施，而不是主动进行的。因为大部分是在没有准备的情况下才实行的，所以这种维修的质量也不高，效果也不理想。

四、故障诊断技术的运用

1）诊断的基本根据。由于机电设备在运行的过程中会产生摩擦、热量、动力等物理、化学性能的转移和变换，这样势必就会导致诸如温度升高、压力增大、电流、电压及功率波动等现象发生。通过对这些参数变的化检测，能够初步判断设备的运转状况和运行效率如何。而故障诊断技术，则是依据不同参数的变换规律，再进一步掌握设备的工况和预判设备出现故障的可能性及出现的部位，这样就为采取针对性的检修提供了科学的参考依据，以便避免常规性计划检修所出现的重复检修和漏修的问题，使设备的各部位不仅能够有效运行，而且对设备运行中出现的故障也能及时地进行检修，这就极大提高了机电设备运转的效率和安全可靠性。

2）信息采集整理。我们通过对机电设备进行的“看、听、摸、触、嗅”的方法，发现设备的实际运行状态；或者利用传感器、点检仪等仪器准确采集设备的多种状态数据（例如：振动、温度、工艺量、加速度、位移等）判断，并根据设备运转中能量、介质、动力、热能、等各项参数的变动，从而把机电设备的相关故障信息传递出来，并以此来判断设备的运行状况，确定是否有有无故障。①通过现场观察。这是依据现场实践经验对设备的运转状况进行分析判断的办法，也是现场普遍采用的办法。譬如：在实际工作中可以通过电机或发动机的响声、电动机或轴承温度变动进行故障的预判；而机械零部件损坏的大多变现为螺栓、螺帽等松动、油液的泄漏、有异物或异常响声和动作失灵等。在外部检测时，也可利用其它的方法、措施手段和检测仪器等进行（譬如着色渗透剂、超声波探伤仪、显微硬度计等）。②性能检测。通常是对机电设备经常使用投入与产出的变量之比或投入、产出本身进行比对实行检测。在实际中，由于通常机电设备的投入与产出值存在相应的变化波动范围，如果以同样的投入而产出偏低时，则说明设备的运行效率下降；有时产出相同，但是投入却升高了，这也同样说明设备的运行效率下降了。平时，能够说明矿山机电设备性能指数的重要技术参数有：轴承转速、电机功率、设备的温度变化以及电流波动等，有的时候也会运用产出矿量或运矿量等数据来进行考量。所以，在检测整台设备的功能之时，还应该对设备的重要零部件的性能实施检测，其检测重要零部件的关键参数是强度指标。

3）诊断方法的运用。机电设备故障诊断的方式方法多种多样，然而对于矿山机电设备特别是对井下采掘矿机设备的检测，就应该顾及到其工作环境和状况（如振动、冲击、酸碱腐蚀、矿物粉尘、井下水、防爆性能、工作范围小和维修难度大等因素的影响），而所采用的检测仪就应该符合这些相应的要求。所以，在现实中从而导致了很多检测方式也难以实施。比如被普及推广的振动检测方法，当用于对铲运机的检测时，经常因为由各种不利的干扰因素，严重的影响到了判断的准确程度。因此，对于故障诊断技术来说，需要依照各种具体情况来进行有针对性的处理，并采用可行的技术措施。在矿山机电设备的故障诊断技术中，我们不但可以运用以往经常使用的温度诊断及振动监测的措施之外，对于油磨屑分析也同样需要得到大力的推广与运用。该方法对于诊断一些特定的设备也是很有帮助的。

下面介绍常用的三种机电设备故障诊断与监测技术方法。

①温度诊断技术。在机电设备发生各种故障时，其温度通常也会变得比较异常和敏感。对于那些有一定损伤的机件来说，通常其温度是在故障发生之前就开始又明显的升高了。如果我们可以将所收集到的各种不同机件的温度做成形象直观的图表来对照，并将这些图表放置在设备的运行现场，那么当操作人员发现某些机件的温度过高，而查图表上的温度数据又支持这一判断的情况之下，这样操作人员就可以及时的发现，并发出提示警报。

②振动监测技术。振动监测主要的适用范围是预防性的维修，通常可以把它划分为两类：一类是简易诊断仪，另一类是精密的診断系统。所谓的简易诊断仪，一般是采用便于携带的测振仪，就是通过将设备运行状态之下的振动信号放大来掌握设备的运行是否正常。而精密诊断系统，则可以定期或者直接对某些设备开展检测工作，通过将设备的振动信号导人显示装置或者控制器，再经过计算机的数据分析之后，来查找发生故障的成因及故障所在设备中的位置。

③铁谱监测技术。铁谱监测技术在煤矿机电设备中的运用历史较短，但是它已经取得了较为明显的监测效果。铁谱检测仪器常见的主要有颗料定量仪。其运行的原理就是：让带有磨屑的润滑油流经具有高强度和梯度的磁场，然后将磨屑从中吸出，最后根据磨屑颗粒大小次序来制成谱片，以此作为判断设备运行情况的分析依据。另外一点，当前还有使用铁谱显微镜或者电子显微镜来开展监测工作的，其效果更好。

五、结语

矿山各种机电设备的故障诊断工作，其实质就是运用各种先进的科学技术方法，对于机电设备当前所处的运行状态开展分析，从而预测未来机电设备运行是否平稳可靠，并掌握设备的整体或者局部的情况。诊断可以在设备的故障尚没有完全显现的时候来进行早期的预警工作，它能够对故障产生的原因以及产生的部位和可能造成的各种危险来进行判断与评估，并预报故障可能的发展方向，及时让维修人员在短时间内查找到故障的产生的源头，从而有针对性的去排除故障，防止事故的发生和扩大，争取将危害性减少到最低程度，减少经济损失。

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