煤矿设备润滑油故障诊断研究

＊崔 燕

（晋城乾泰安全技术有限责任公司 山西 048006）

引言

目前，由于市场竞争激烈，煤矿企业要想在市场中脱颖而出，不仅要实施先进的生产技术，还要全面提升管理水平，确保生产顺利进行。而煤矿生产离不开大量的生产设备，要保障煤矿设备处于良好运行状态，其润滑管理和维护工作逐渐显示其重要性。因为，高质量的润滑管理关系到企业正常生产和收益，只有不断提升设备润滑管理的质量，才能有效提升企业竞争力，促进企业健康持续发展。

1.润滑油控制监测技术

随着工业现代化技术的发展，设备润滑油控制监测技术应运而生，主要包括润滑油以及磨损颗粒分析两种。润滑油分析技术，用于检测设备润滑状态，因润滑不良引起的故障。其故障多是由于润滑油流失，导致润滑油的理化性能发生变化。磨损颗粒分析技术，通过监测及诊断机器摩擦状态来实现对设备运行状态的分析。其工作原理是分析油中磨损颗粒的大小、颜色、浓度以反映润滑油的工作特性。

(1)润滑油理化性质分析

润滑油理化性质分析有几项内容，首先是油品降解，包括润滑油的粘度、密度以及测量酸值等。其次是油品添加剂的损失量，以保证润滑油使设备达到抗磨和抗氧化的作用。添加剂内通常含有Ba、P和Zn等化学元素。随着润滑油的消耗其介质产生相应元素的化合物也会产生变化。元素分析采用等离子体光谱仪，分析化合物通常采用傅里叶红外光谱检测。最后是对油液污染的检测，润滑油在使用中，会在外来污染物或设备运行时产生物质进入润滑油，而造成油液污染情况。这些污染质会直接影响润滑油的工作性能，如果检测到元素含量突增，则基本可以判断润滑油被污染了。

(2)润滑油中的磨粒分析

该方法的检测内容有，用润滑油的化学成分，判断设备磨损的类型。通过检测油浓度含量，评估磨损程度和估计设备故障和磨损率，利用油量大小评估磨损的严重程度，最后可以利用油液的几何形状，评价摩擦力矩磨损情况。因此，油液监测诊断技术，常用于设备故障的诊断，其技术也决定了设备管理水平的发展，设备维护经过一段时间，还必须进行定期的预防性维护、预测性维护以及主动预防性维护工作。现以某输送机减速机油检为例，刮板机尾部减速器发现轻度磨粒，经过一周后取样检测，被告知要更换机油，采样检测磨粒达到45μm，润滑油中出现大量颗粒和磨损，单位要求工作人员再次换油，并继续取样进行监测，四天后取样检测达75μm，同时出现深色氧化磨粒，设备中发出异常声音。维修人员检查箱体内的传动齿轮，发现轮齿部分裸露。由此确定了设备更换方案，通过维修中心拆解，发现传动轮齿磨损严重，减速机内存在大量磨损颗粒。分析后得知工作面生产过程中矸石量较大，减速器过煤量大，因此产生磨损疲劳造成了减速设备的损坏。

2.煤矿机械设备润滑故障诊断研究及管理工作要点

(1)研究计划和技术路线

根据研究内容，制定相应的研究计划，主要通过分析润滑油的理化性能及相关指标、检测润滑油污染程度、设备运行状况和润滑状态。通过利用铁谱分析手段，利用计算机处理软件，结合相关专家的专业知识和经验，评估设备运行状况，根据设备运行状况的优劣，制定设备的维修方案。

(2)润滑油检测技术注意事项

煤矿设备复杂，油品种类多。在通过理化性能分析和润滑性能试验时，要查明设备故障原因，检查相应的质量控制标准，进行科学合理的设备润滑更换。另外煤矿机械设备工作量和任务大，基于铁谱分析方法，监测重要设备的运行状况，以有效成为确定设备的故障的判断依据，根据情况主动对设备进行维护。最后煤矿作业存在环境污染问题。通过分析油污机理，确定设备损害程度，同时还要研究油污清洗方法，延长润滑油的使用寿命，减少材料资源浪费和环境污染。

(3)煤矿设备润滑控制要点

技术人员要加强对煤矿设备润滑的日常检查。由于良好设备润滑离不开日常规范的管理。设备的日常润滑保养，是提升其运行质量的关键内容。因此，必须要对润滑管理工作给以极大的关注。

在煤矿机械设备的维护过程中，技术人员要做好检查记录，及时解决出现的问题。严格按规定和设备情况进行润滑管理，尤其重点关注大型设备的润滑状况。在设备润滑维护管理中，企业应建立科学可行的规章制度，明确相关操作人员的工作内容和职责，以有效减少机械设备故障的发生。技术人员要定期对润滑油进行取样检验。要定期检查其运行情况，严格按规程和润滑要求进行管理。要使用专业工具，对设备的噪声、温度以及振动情况进行检查。加强对设备的卫生和异常故障的处理。设备润滑油量应达到规范要求并由技术人员现场确认。设备润滑管理过程中，设备管理人员应定期对设备进行润滑油取样，并及时实施检测和分析。诊断和分析油中杂质的变化。通过检测记录和监控状态变化，制定科学的维护措施。

(4)明确设备选用润滑油的原则

由于不同设备的运行速度和负荷存在差异。而润滑油种类繁多，这给设备润滑管理提供了大量的选择机会。为有效提高设备润滑管理质量，降低能耗和运行安全风险，技术人员要在评估设备运行条件、负荷以及温度等条件的基础上，合理选择润滑产品。要优先使用粘度较低产品，以减少能源消耗，提高设备运行安全性能，特别是在高速低负荷设备运行过程中，低粘度的润滑产品的作用会更好。

对于低速高负载的设备，应首选高粘度的润滑产品。润滑油的粘度高，其负载则越重。更能使油膜在高压下保持长时间运行，有效保护了摩擦件。当机械设备环境温度较低时，应选用低凝固点、低粘度的润滑产品。因为润滑油的粘度在高温下，会随着温度升高而下降。另外，保证冲击设备润滑效果，要选择粘度高的润滑产品，提升设备负载下的润滑效果。

(5)要注意设备润滑油的应用与实际需要是否相同

现代煤矿企业设备的应用技术更加先进，这也加快了润滑油产品的增加。润滑油的选择取决于设备管理运行要求。尽管许多润滑的使用具有普遍的通用性能。但技术人员使用时，通常忽略了设备运行中的环境温度等运行条件的限制。造成设备润滑管理工作没有充分发挥作用，影响了设备的正常运行，所以，在选择润滑油产品时，技术管理人员必须分析设备状况和润滑剂的应用范围和使用性能，做出适当的选择。

3.主要技术手段和组织方式

(1)润滑脂的质量控制方法及使用特点

润滑脂的理化性能试验，是保证其性能的关键。为确保设备润滑脂的安全性，技术人员须对新润滑脂进行必要的理化性能检测。理化性能指标测试，采用便携式油品分析箱。其测试内容包括，润滑油粘度、含水量以及pH值。理化性能指标测试一般使用渗透仪、倾点仪以及水分仪等设备进行。按照国际标准和煤炭行业规定，并借鉴矿山企业生产经验，制定出科学的油品使用及检测标准。同时对矿区油品进行定期检查，逐渐累积测试结果，并建立油品的理化指标测试数据库。

(2)铁谱诊断方法与煤矿主要设备故障判据调查

根据矿设备实际使用情况，科学的确定监测对象，并制定油样取样方法和周期，采用旋转铁谱分析和磨屑组分析方法。并主要监测工作面煤机、起重机、皮带运输机、刮板等煤矿设备的磨损情况，同时还要建立全面的设备润滑评估体系，根据设备运行情况实施操作。

(3)煤矿设备润滑管理系统软件开发

软件包括油样数据输入、铁谱图像和定性分析、参数趋势分析、报告打印、曲线打印以及数据库管理等模块。其中，数据输入模块能采样设备信息的输入、油样分析结果、铁谱制备条件输入。成像模块能捕捉和保存磨损颗粒图像。铁谱定性分析模块，根据铁谱图像得到磨粒的定性分析结果。检测和分析计算系统正常磨损颗粒、严重磨损颗粒、疲劳剥落、层状磨粒、红色氧化物以及对设备状况进行客观评估。通常以金属颗粒、球形颗粒和其他杂质颗粒浓度作为特征参数。定量参数分析模块可对油样的光密度、水分、酸值进行分析，并绘制相应的图形。在完成分析步骤后，自动保存输入数据信息，生成文件格式的铁谱分析报告。

(4)油液监测技术的网络化

近年来，科学技术得到了广泛发展，机械设备诊断技术也成为重要的功能，并从区域集中向分布转变。特别是计算机和传感技术的发展，给信息化和自动化技术带来了巨大变化。对于矿山设备故障诊断系统的发展，第一阶段由用户在线集中控制；第二阶段则可以采用局域网，进行集中或与分散控制相结合的方式进行设备故障诊断系统或远程网络控制；第三阶段以互联网为工作平台，结合网络和相关设备分析技术，在机械设备关键运行部位安装传感器，以此对设备进行实时监测和数据采集。设立设备状态分析诊断中心，为远程管理决策提供支持。

远程诊断通过在线传输数据来完成，技术人员利用故障数据，为设备提供解决方案。使用传统的传感器诊断方法，仅用于区域现场设备的监测和诊断。而使用计算机网络技术，则可以克完全服这一限制，提高设备诊断的效率和准确性。当设备出现异常时，监控器会向诊断分析服务器发送技术援助，并调动技术人员及时诊断设备故障，开展维护工作。远程诊断技术将油液监测数据，传输到技术诊断中心，并有效整合振动、温度等数据，作为设备运行状况的综合标准。在专家协同诊断下，解决现场设备故障问题、实现了多功能的资源共享以及油品在线监测。

(5)开发润滑油监测诊断系统

尽管国内外都在开发润滑油监测故障诊断系统，但能够应用于生产并达到智能诊断故障的系统却非常少。原因是缺乏建立完善的知识库，基于润滑油监测的故障诊断技术，其诊断过程不仅数据量非常大而且复杂。不同润滑油监测方法获得的数据信息没有逻辑关系。对这些数据进行管理耗费大量时间。如运行环境和结构复杂的发动机设备，通过油控技术获得诊断信息，其表现更加繁琐和难以分析。由于诊断信息和润滑油监测信息是非结构化的，因此难以用数学语言准确定义。在程序中要对监测技术和其相互关系进行功能化和映射更加困难，导致的结果是润滑油监测设备测试数据来源比较单一，信息量不足，无法完全满足故障诊断推理的实际要求。

由于上述原因，诊断主要存在以下故障：为便于技术分析，只从一个相似的机器型号中获取数据信息。因此，从中获得的诊断信息，适用的型号有限，诊断效果存在不便利性。由于故障数据间没有明确的逻辑关系，多数是依靠技术人员经验对专业知识和诊断规则分类，不能完全从理论层面推导设备故障。诊断规则也是通过系统分析推导而得出的，但由于计算复杂，普通人员难以适应和接受。为了提高设备诊断系统的效率，必须要寻找能获取和应用专业知识，并能建立知识库的方法。该方法应必须以原始数据为基础，同时结合大量专业技术人员经验，进行科学的理论推导，才能使知识库有较高的完整性和实用性。为解决设备的实时现场监测与诊断技术问题，必须要将润滑油监测技术的要点纳入在线监测技术的开发中。自动化是在线监测用户应用的基本标准。对于相对集中固定设备或连续生产线，必须要实现实时并且连续的自动的监控。因此在线跟踪技术提供了广泛的开发和应用突空间，使其成为当前的研究的热点。

4.结束语

在开展润滑监测与故障研究中，科学监测设备润滑和磨损失效状态，可显著提高矿区机械设备的管理水平。通过对润滑脂检测标准和使用规范、铁谱诊断方法、润滑油污染控制技术和相关系统软件开发的研究，加强了对煤矿设备润滑作用的管理水平，降低了设备配件和润滑油的消耗，提高机械设备正常的使用效率，节约设备维护成本，实现资源回收和再利用的环保目标。技术管理人员要提高认识，明确设备的润滑管理，是企业管理的重要部分，尤其在煤矿的标准化管理过程中。设备润滑管理将直接影响到煤矿企业的经济效益和成本管理。

因此说，设备润滑管理，是提高企业生产效率和管理质量的重要手段。只有对机械设备进行科学的润滑管理，才能保证企业正常的生产运行，增加企业的市场核心竞争力，为企业良性发展奠定基础。技术管理人员要充分利用多参数诊断方法进行故障诊断和分析。创建模型向量时，要全面分析和解决不同大小分量的问题，以对单个参数值起到准确诊断的作用，消除敏感参数的影响因素。保证诊断计算量的合理性，并易于技术人员理解和使用。管理人员要通过观察油液参数的变化，并结合其运行指标的相关性，获得精确的油液污染状态，以计算好煤矿设备换油时间，并有效对设备故障进行预测和分析，提升设备正常使用寿命。通过科学的设备润滑保养和维修，全面防止设备停机或其它严重的质量安全事故，提高煤矿设备运行的可靠性。