新时期矿山机械故障诊断技术探究

宋德红

(吉林省地质科学研究所，长春 130012)

新时期矿山机械故障诊断技术探究

宋德红

(吉林省地质科学研究所，长春 130012)

随着经济和科技的发展，矿山的开采技术也在不断进步，金矿的科技水平和安全治理水平也在逐渐提高，矿山机械的模式也发生了变化，由传统的单一模式向综合型发展，这对矿山机械维修诊断技术提出了更高的要求。通过分析矿山机械故障诊断的原理，阐述故障诊断过程，提出矿山机械故障检测及诊断方法。

矿山机械；故障；诊断技术

矿山机械对矿业生产有着重要的作用，在促进矿业发展进步、实现矿业现代化生产的过程中扮演着相当重要的角色。在矿山岩石钻进、运输及选矿等矿业生产工作中，矿山机械应用广泛的是液压技术。但是，金矿工作环境一般比较恶劣，在机械进行井下工作时，常常会受到井下环境或井下空间的限制，使得机械容易出现较多问题，导致器械故障率升高。另一方面，由于金矿工作自身的限制因素及机器自身的结构特点，直接决定了在井下工作的机械具有空间小、粉尘较多、空气湿度大、工作环境的压力变化大等特点，这给机械设备故障检测工作增加了难度。

21世纪以来，我国的金矿规模和数量日益增大、增多，采矿器械也朝着大型化的方向发展，机械的机电一体化、机液一体化，甚至是机电液一体化程度越来越高，随着机械功能的增大，其结构复杂程度也在与日俱增，因此，机械故障诊断工作也越来越复杂，增大了预防故障的难度。为了使矿山机械设备处于良好的工作状态，应将机械设备和信息管理技术相结合，这对于矿山的机械的诊断和维护来说相当必要且极为有效。另外，建立矿井调度室远程诊断和维护系统对解决和预防机械故障有着积极作用。设备故障诊断技术包括两部分：故障检测和故障诊断，二者统称为故障检测和诊断。

1 故障的定义和故障诊断的原理

设备正常工作是指矿山机械设备不出现任何问题，且金矿正常安全生产的情况，发挥矿山机械应有的作用，不造成不必要的损失。相对应的，设备出现异常是指设备在运行过程中，由于机械的某个部分或者某个零件出现了问题，直接或间接影响设备的正常工作，这样设备的性能就无法发挥，甚至导致某些功能丧失，但从整体上来说，设备仍然能进行工作。与上述两种情况相比，设备故障问题相对来说比较严重，此时设备的某个部分缺陷严重，设备不能正常工作，设备的基本性能和基本功能丧失，生产工作瘫痪，无法进行。检测设备故障是在设备停机的状态下进行的，且故障信息是以机械的状态信号为依据，检测诊断是对这些状态信号进行快速的、准确的分析。

2 故障诊断过程

第一，检测。检测与设备运行相关的状态信号。

第二，提取。从状态信号中提取设备运行故障相关的信息特征。

第三，诊断。故障诊断是根据上述提取的信息，进行相关的测试，以确定设备发生故障的位置。

第四，决策。根据设备故障特征状态，经分析做出相应的决策。设备诊断是根据故障特征，经过技术人员或计算机的分析处理后获得的设备特征参数。在运行过程中，机械会产生多种信息，比如：由于功能异常出现相应的异常状态信号，机械劣化时润滑油、液压油等成分化学变化信息等。根据这些信息特征，利用仪器设备进行检测分析，得出正确的结论和分析，可以及时预估设备可能发生故障的位置信息。

3 矿山机械故障检测及诊断方法

3.1 主观诊断技术

这种诊断技术指的是修理人员利用仪器设备进行诊断，根据个人的经验，分析器械故障部位和故障产生的原因，主要包括知觉经验法、逻辑分析法、堵截法等。直觉经验法即通过维修人员的经验，采用“看、闻、问、切”手法进行故障的初步判断。看：机械各连接处有无泄漏现象，连接是否正常，观察测压点工作是否稳定，机械的执行机构是否存在速度异常及泄露的状况。闻：使用人的嗅觉判断机械是否存在油泵烧结、轴承烧坏的味道，确认油液是否变质。问：咨询机械的操作人员，询问机械各个零件的保养状况和各部位平时的运行状况等。切：感觉系统的震动状况和系统的油温。逻辑分析法就是通过系统元件结构和液压原理进行逻辑分析，根据故障现象和各元件之间的联系、特征进行推理分析，判断故障的病灶。堵截法是根据故障现象选取适合的堵截点，进行观察，从而判断故障的部位和原因。

3.2 仪器诊断技术

仪器诊断类型众多，有专用型、综合型和通用型，其原理有震动诊断法、铁谱记录法和热力学诊断法等。根据仪器显示的液压系统压力、流量和温度等信息，将执行机构的速度、压力等信号输入到计算机中进行计算分析，判断故障。铁谱记录是通过对铁粉的图谱进行分析，记录磨损粉末的大小和颜色等信息，判断液压系统磨损和腐蚀的精准部位，另外，铁谱分析可以评定液压油的污染程度，实现故障的预防。

3.3 智能诊断技术

智能诊断技术包括专家系统诊断法、模糊诊断法以及神经网络系统诊断法等先进技术思想。这种诊断技术通过模仿人脑的功能，运用大脑独特的专家经验和诊断策略，对机器进行全面的检查和诊断。基于人工智能的专家诊断系统，由计算机模拟专家来解决问题，计算机依靠知识库和数学模型计算方式，通过分析故障，判断机械的故障成因，提出预防措施。

4 机械故障检测对工作人员的技术要求

机械的维护理念和模式从单一的运行功能向着安全可靠性转变，这种发展趋势对机械故障维修工人提出了要求，必须时时对机械设备进行监控，对机械的状态进行分析，不仅要加强对机械的控制，还要更有针对性地对机械进行维护，一旦机械出现故障，要精准掌握故障的成因，减少额外的维修。该理念的基本要点有：第一，机械故障维修必须以安全性和可靠性为中心。第二，为了保证工作是顺利进行，必须对安全性和可靠性有足够的认识。

维修人员需要不断提高专业素养，掌握工作技能。首先，工作人员要对矿山机械的基本知识进行全面学习，熟悉机械和部分零件的作用。其次，工作人员要有良好的计算机操作能力，以便进行机械故障检测和维修。只有熟练掌握电子技术、超声波诊断技术，才能使维修技术得到发展。随着计算机等高新技术的发展，维修检测工作越来越追求高效性、多功能性和实用性，因此，各种新型的电气元件和分析设备不断涌现，工作人员要与时俱进，必须掌握相关工具，借助检测工具直观地对机械的各个部位进行检测。应加强工作人员的培训，给工作人员配备矿山机械的相关资料、维修手册和专业设备，以便维修人员做好设备故障的诊断和维修工作。

5 结语

过去的故障诊断技术在维修方式上是被动的，对现代化的矿山机械设备来说，需要主动且安全的维修方式。维修工作应采用先进的理论和诊断工具，提前预防机械故障的发生，减少生产事故，提高产品质量和数量，增大经济效益。在故障诊断的基础上，建立维修系统，准确判断故障发生的部位，大大提高设备的可靠性。

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Research on fault diagnosis technology of mine machinery in the new era

SONG De-hong

(Jilin Institute of Geological Sciences, Changchun 130012, China)

With the development of economy and science and technology, the mining technology of mine is also progressing continuously. The scientific and technological level of gold mine and safety management are also gradually improving. The mode of mining machinery has also changed from the traditional single mode to comprehensive development mode, which puts forward higher requirements for mine machinery repair and diagnostic technology. By analyzing the principle of mine machinery fault diagnosis, the fault diagnosis process is described, and the mining machinery fault detection and diagnosis method is put forward.

Mining machinery; Fault; Diagnostic technology

2017-04-22

宋德红(1982-)，男，助理工程师，本科。

TD407

A

1674-8646(2017)14-0036-02