矿山机械设备故障诊断与监测方法研究

徐 宝，刘 成

（武威职业学院，甘肃 武威 733000）

在国家《安全生产法》的约束下，绝大部分矿山企业实现了安全技术改造，矿山的机械设备已经由传统的简易实用型升级成为了安全保障型，向着本质安全的目标迈进近了一步。在此背景下，对于矿山设备的故障诊断与监测方法需求愈加迫切与严格[1]。矿山机械设备多为井下作业，因此其操作的活动空间范围十分有限，且工作环境较为恶劣，导致设备故障频发。加之矿山生产的独特性质，决定了人员与设备长期处于工作空间狭小、粉尘量大、湿度高的恶劣环境当中，对于设备出现故障时的及时处理也带来了巨大的挑战。特别是在近几年矿业生产规模逐渐扩大，矿山机械设备也逐渐大型化、机电一体化，导致其性能和操作复杂程度也在不断的提升，系统可靠性降低，对于其故障的诊断也更加困难[2]。在此背景下，仍然沿用传统的故障诊断方法很难满足现在对设备维修质量的要求，可能会造成矿山机械设备在施工的过程中出现频繁的停工状态，严重影响矿山的生产进程，有必要设计采用新技术的故障诊断方法与监测方法。

1 矿山机械设备故障诊断

通过研究矿山机械设备的历史数据，发现润滑油欠缺和振动是导致设备故障的常见原因，因此从这两个方面入手，探讨解决办法。

1.1 润滑油诊断方法

在矿山机械设备的生产运行中，从润滑油的使用情况可以反映出机械设备的零部件的磨损类型、故障的部位和故障程度，工人可以通过这些诊断的信息做出相应的处理。润滑油诊断可以采用油样铁谱分析法，能够在现场快速便捷的诊断出润滑油的缺陷。操作流程为：将机械设备上使用的油样稀释到玻璃载片上，再将载片通过一个具有强磁性的磁场[3]。由于磁力的作用，会让不同大小的磨粒在磁场中的分布距离不同，因此可以根据油样中磨粒的沉淀情况对机械设备的磨损程度进行准确的诊断。由于这种检测方法可以为工人提供具体的磨损残渣数目、颗粒数、成分以及形态这四种参数，因此通过对参数的具体分析及处理，可以更加准确地诊断出机械设备的磨损程度。

1.2 振动诊断方法

不同的机械设备在生产运行的过程中会出现不同频率的振动，因此还可以通过对振动信号的采集和分析，判断矿山机械设备的故障问题。当矿山机械设备出现故障时，所产生的振动幅度会增加，设备上的零部件的磨损程度也会随之加剧，零部件的表面会产生剥离脱落的现象，也会加剧机械设备的振动频率与幅度。同时，机械设备还有可能由于微小的振动而使设备内部的结构发生共振，让设备的运行状态不断的恶化。因此可以利用机械设备的这一特征对矿山的机械振动进行诊断，分析其中包含的故障信息，并将可能产生的故障问题一并分析出来。

2 矿山机械设备安全监测方法

2.1 监测环节

首先是故障诊断，矿山机械设备安全监测方法要结合上文提出的故障诊断方法进行，故障诊断方法是实现监测以及预警的前提条件。机械设备在生产运行的过程中，一旦出现了异常情况，要及时且准确的对故障的性质、故障部位、故障原因等进行采集，从而给出相应的指导性措施。

其次是系统监测，由于矿山机械设备需要具备长期、稳定的运行能力，因此要对机械设备进行长期的实施检测，当机械设备运行时，系统要具备对各种监测指标的实时并准确的监测功能。并且系统要具备对图像的显示功能，当系统对机械设备的运行进行监测时要将监测到的数据信息进行实时的显示，并将其以图像的形式直观的表现在系统的显示器当中，同时也要将报警信息显示出来，方便管理人员对其进行监测。图1为矿山机械设备监测系统。

图1 矿山机械设备监测系统

2.2 监测参数的选择

矿山机械设备安全监测方法的效果会受到监测参数的影响，在其他相关条件不变的情况下，若选择的监测参数合理，则可以有效的提升监测方法的准确度和可靠性。反之，若选择的监测参数不合理，则会影响整体的监测结果，更会造成故障设备没有及时找出而带来巨大的安全隐患。因此矿山机械设备安全监测方法应当选择以下几组参数作为监测方法的监测指标。

针对机械设备的运行状态的监测，以提升机为例，应当选择提升机的运行速度以及钢丝绳的滑动量为监测指标。提升机的运行速度是设备能够正常运行的重要参数之一，可以利用角速度传感器设备对其速度进行测量，将获取到的角速度转换为线速度，但由于矿山生产中的提升机属于多绳摩擦式，因此还应当将钢丝绳的滑动量作为监测指标。事先将允许范围内的钢丝绳最大滑动量进行标定，一旦设备超过了规定值，报警设备应当立即做出反应，这样不仅可以提高监测方法的准确率还可以避免提升机的检测速度出现虚假正常的现象。

再以主通风机为例，制动系统是主通风机设备正常运行的保障之一，通过选择影响到制动效果的制动盘、液压油等容易受到损坏的零部件实现对制动系统的检测。其对应的参数包括制动盘偏摆量、制动油温等，这些数据可以更好的反应主通风机设备中各个零部件的磨损情况和运行状态。

3 结论

矿山机械设备对于矿山的生产运行具有十分重要的意义和作用，一旦机械设备出现故障将会对矿山企业的生产造成严重的影响。因此矿山企业要严格按照相关规定，加强对机械设备的管理和维护，以此减少设备出现故障的概率，保持矿山生产的平稳运行，同时还要加强对设备的监测力度，一旦发生故障要及时的做出相应的处理措施，为矿山企业的发展提供良好的环境。