矿山机械设备故障诊断与监测方法研究

卜繁刚

（长春黄金设计院有限公司，吉林 长春 130000）

在信息化技术不断创新和改进的背景下，矿山机械设备维修方式越来越具备多样性以及完善性，其逐渐朝着状态监测维修等趋势转变，该种方式的优势极高，主要包含了监测设备状态和故障诊断技术等。对于状态监测和故障诊断来讲，除了有着明显的区别之外，还有着密切的联系性。状态监测表现为监测设备的特征参数，通过比较测定值和正常值的方式对设备运行状态进行判断。而故障诊断重点是判断出设备异常状态或者是发生故障的位置，了解到严重程度，结合获取的监测数据解决问题。

1 矿山机械设备出现故障的原因和故障诊断特征表现

矿山机械设备一般是处于井下进行工作，操作活动空间较小，环境非常的恶劣，设备出现故障的概率较高一些。再加上矿山生产性质较为特殊，因此人员工作期间面临的挑战性是极高的。尤其是在近些年内伴随着矿业生产规模的增加，矿山机械设备逐渐朝着机电一体化趋势迈进，系统可靠性下降，在这一现状中继续应用单一故障诊断方式话，是无法确保整体质量的。所以，需要引进新型的故障诊断方式。

1.1 故障原因

矿山机械设备故障工作有着复杂性特征，其属于一项综合性的学科，本身包含的内容诸多，分别是系统分析、结构分析以及测试分析等，知识点较为繁琐。通过相关分析来看，矿山机械设备的故障分析表现为以下几点：①对影响故障的因素进行分析和判断，从机械设备故障件性能入手，实施性能和无损检验等多项工作。②技术人员进一步进行探究，比如整合产生故障的时间和环境，将故障情况详细记录下来，制定维修和检验方案，初步监察故障件。③技术人员进行总结；综合性整理故障情况，制定出完善的报告。

1.2 特征表现

伴随着科学技术的不断创新以及改进，矿山机械设备故障诊断技术越来越具备完善性，其中特征如下所示：其一，逐渐朝着复合型趋势迈进；矿山机械设备故障诊断技术由于优势极高而得到了广泛的应用，其属于一项集多项要点为一体的综合性领域，对于各环节提出的要求都是特别高的。其二，具备实践性特征；在确定矿山机械设备故障诊断技术和维修方式期间，需要依照实际现象进行合理的选择和确定，将故障处理的实践性体现出来。其三，具备目的性特征；在矿山机械设备故障诊断技术应用期间，目标较为清楚，可以全面的掌握整体故障，明确探究故障位置，然后制定出完善的应对计划。

2 矿山机械设备故障诊断方式

进行状态监测包含了诸多的方式，这些放肆均是以设备运行中形成的异常信息为主，其中包含了温度和应力以及电磁变化等，引进与之相符的监测方式实施设备检验工作。在矿山机械设备故障诊断期间，包含的技术如下所示。

2.1 红外测温诊断

当前阶段，温度可以将机电设备性能以及运行状态清楚的体现出来。对于机械温度参数来讲，无法直接展开测量，而是采取间接测量的方式，比如应用物质的热膨胀和热电效应等，与此同时，新型测温技术还包含了激光测温。比如，在检验铁矿车辆轮轴箱的过程中，可以使用红外测温诊断技术，把红外测温仪放到矿区运输干线钢轨周围，在车轮经过以后，轴箱对探测器进行扫描，在瞄笔式记录仪内输出相关的脉冲信号，记录下来。当脉冲信号处于较高状态以后，就表示某项轴箱温度是非常高的，针对于此种现象，可以依照在记录纸中脉冲信号的具体位置来分析车轴箱的异常现象，以此制定出完善的应对对策，降低故障出现的概率。此种方式产生的优势极高，是以往手工检查轴向温度方式所不可比拟的，能够咋改善周围条件的基础上减少车辆停留时间，避免了燃油事故的发生。

2.2 振动诊断刚式

对于不同类型的机械设备来讲，在生产运行期间产生的振动频率是不一样的，基于此，可以将振动信号有效的整合以及收集到一起，对矿山机械设备故障情况进行有效的分析和判断。在矿山机械设备出现异常现象以后，振动出现的概率以及幅度提升，设备零件受损现象明显，零部件表面逐渐出现了脱落情况，受此种现象的影响，机械设备振动幅度越来越严重。而且，机械设备因为存在着较小的振动，因此设备结构内部可能发生共振现象，对设备运行性能产生了不良的影响。当前阶段，我们可以以机械设备实际特征为主，实施矿山机械振动诊断工作，对故障信息进行整理，确保问题彻底解决。

2.3 无损探伤

在铸件、锻件以及焊接件表面，经常出现各种各样的缺陷，具体表现为裂纹以及气孔等，当没有及时将该项问题进行解决而是继续使用的话，问题还会加剧，随之恶化，产生更多的缺陷，为后期作业埋下隐患，完全威胁到了人员的自身安全。当应用诸多重要设备零部件的过程中，只有确定材质合理、焊缝没有任何危害性的情况下，才能够投入使用。所谓无损探伤，是诊断缺陷的一种早期方式，该项技术涉及到了射线探伤和超声波探伤等。经过多年的发展，无损探伤也被应用到了激光全息技术以及光导纤维技术等方面。

2.4 润滑油诊断方式

在机械运行中润滑油处于循环流动的状态，包含了零部件运行状态的各项信息，结合机器内零件受损类型和部件等判断和监控故障。当前阶段，经常使用的润滑油样分析方式包含了多种类型，分别是油样光谱分析方式、油样铁谱分析方式，在这其中，第二种方式的性能极高，应用范围和发展趋势也是极好的。操作原理是遵循规范性的操作流程把油样稀释于玻璃试管或者是玻璃片内，大小程度不一样的磨粒通过的距离也是不相同的，依照获取的油样磨粒沉淀情况对零件受损程度进行判断和分析，借助电子显微镜对残渣进行判断，从磨粒的色泽情况判断组成成分，铁铺分析包含了磨粒数量、形态以及成分等四方面信息，适合应用磨损颗粒。磁塞检测方式较为简单和合理，该项方式是将磁性的晒塞插进润滑系统管路内，将油内的磨粒收集起来，使用肉眼；了解到磨粒的数量和具体形态等，判断零件受损情况，在磨粒远远大于50μm的油样检测期间适合应用该项方式。因为机器零件磨损以后出现的磨粒尺寸非常大。所以，相关部门对其的重视力度是极高的。

3 矿山机械设备安全监测方式

3.1 监测流程

首先，对故障进行详细的诊断，将故障诊断方式和矿山机械设备安全监测方式相互结合到一起实施，故障诊断方式是达到监测和提前预警的一项主要依据。当机械设备处于运行状态的过程中，如果发生了故障问题的话，相关人员需要从故障产生的位置、性质以及故障原因等多方面入手，整合各项信息，制定出完善的措施。其次，实施系统性的监测工作；矿山设备的稳定性和安全性决定了整体质量，因此，就需要做好机械设备方面的检测工作，在机械设备处于运行状态的过程中，统计好各项监测指标，将具体的监测功能全面体现出来，系统还必须有着显示图像的功能。在系统监测机械设备运行状态的过程中，实时显示监测的各项数据信息，采取图像方式更为直观的呈现到系统显示器内，为后期管理人员监测工作的开展提供良好的依据。

3.2 选择正确的监测参数

监测参数是否具备合理性，直接影响着矿山机械设备安全监测方式的效果以及质量，在其他条件不发生改变的基础上，一旦选择的监测参数符合要求的话，必定会提升数据的准确性，相反的情况下，当选取的监测参数不合理的话，监测质量和效果必定会受到影响，增加设备出现故障的概率，形成较大的安全隐患。所以，当应用矿山机械设备安全监测方式的过程中，必须将相关参数当成监测方式的一项监测指标。结合机械设备实际运行状态看出，本文以提升机举例说明，把提升机的运行熟读和钢丝绳滑动量当成监测依据。提升机运行速度作为确保设备安全运行的基本参数，可以依靠角速度传感器来测量速度，获取的角速度转变成线速度，可是因为矿山生产期间应用的提升器为多绳摩擦类型，因此，还必须把钢丝绳滑动量当成监测指标，提前标定允许范围中的钢丝绳滑动量，在设备远远超出规定值以后，报警设备需要立刻进行反应，以免提升机检测速度发生虚假正常情况。另外，还可以以主通风机为主进行举例说明，制动系统是确保主通风机设备稳定运行的关键，与之对应的参数涉及到了制动盘偏摆量和制动油温等，获取的数据均能够把通风机设备内的各项零部件受损现象以及运行状态体现出来。

4 强化矿山机械设备故障和监测的措施

4.1 确保设备资金投入

设备资金投入是非常重要的一方面。当前阶段，大多数企业依旧是以原始类型的机械设备为主，机械老化现象普遍存在，因此，就要求专业性的人员对设备进行优化，防止发生环境噪声方面的污染，摒弃消耗量较多的设备，提升设备效率，将设备的优势体现出来，采取自主学习或者是集体学习的方式培养员工素质，落实考核体系。

4.2 对矿山机械设备进行维护

在日常生活中，需要做好矿山机械设备故障方面的维护工作，落实三级保护制度。所谓三级保护制度，主要内容包含了设备平时的保养情况、一级保养和二级保养。三级保养制度遵循以操作人员为主，对设备实施保养的基本原则，此项体系可以将维修保养在设备管理期间的地位凸显出来，经济效益明显，能够节省设备费用。

5 结语

从以上论述来看，矿山机械设备在矿山运行期间产生的作用极高，当机械设备发生故障问题以后，矿山企业运行就会受阻。基于此，矿山企业务必遵循规范性的要求对机械设备进行监督和管理，降低设备出现问题的概率，增强稳定性和安全性，在动态检验设备的基础上制定出完善对策，从而达到矿山企业良好发展的目的。