新時(shí)期礦山機(jī)械故障診斷技術(shù)探究

宋德紅

(吉林省地質(zhì)科學(xué)研究所，長(zhǎng)春 130012)

新時(shí)期礦山機(jī)械故障診斷技術(shù)探究

宋德紅

(吉林省地質(zhì)科學(xué)研究所，長(zhǎng)春 130012)

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，礦山的開采技術(shù)也在不斷進(jìn)步，金礦的科技水平和安全治理水平也在逐漸提高，礦山機(jī)械的模式也發(fā)生了變化，由傳統(tǒng)的單一模式向綜合型發(fā)展，這對(duì)礦山機(jī)械維修診斷技術(shù)提出了更高的要求。通過分析礦山機(jī)械故障診斷的原理，闡述故障診斷過程，提出礦山機(jī)械故障檢測(cè)及診斷方法。

礦山機(jī)械；故障；診斷技術(shù)

礦山機(jī)械對(duì)礦業(yè)生產(chǎn)有著重要的作用，在促進(jìn)礦業(yè)發(fā)展進(jìn)步、實(shí)現(xiàn)礦業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的過程中扮演著相當(dāng)重要的角色。在礦山巖石鉆進(jìn)、運(yùn)輸及選礦等礦業(yè)生產(chǎn)工作中，礦山機(jī)械應(yīng)用廣泛的是液壓技術(shù)。但是，金礦工作環(huán)境一般比較惡劣，在機(jī)械進(jìn)行井下工作時(shí)，常常會(huì)受到井下環(huán)境或井下空間的限制，使得機(jī)械容易出現(xiàn)較多問題，導(dǎo)致器械故障率升高。另一方面，由于金礦工作自身的限制因素及機(jī)器自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，直接決定了在井下工作的機(jī)械具有空間小、粉塵較多、空氣濕度大、工作環(huán)境的壓力變化大等特點(diǎn)，這給機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)工作增加了難度。

21世紀(jì)以來，我國(guó)的金礦規(guī)模和數(shù)量日益增大、增多，采礦器械也朝著大型化的方向發(fā)展，機(jī)械的機(jī)電一體化、機(jī)液一體化，甚至是機(jī)電液一體化程度越來越高，隨著機(jī)械功能的增大，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度也在與日俱增，因此，機(jī)械故障診斷工作也越來越復(fù)雜，增大了預(yù)防故障的難度。為了使礦山機(jī)械設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)，應(yīng)將機(jī)械設(shè)備和信息管理技術(shù)相結(jié)合，這對(duì)于礦山的機(jī)械的診斷和維護(hù)來說相當(dāng)必要且極為有效。另外，建立礦井調(diào)度室遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)系統(tǒng)對(duì)解決和預(yù)防機(jī)械故障有著積極作用。設(shè)備故障診斷技術(shù)包括兩部分：故障檢測(cè)和故障診斷，二者統(tǒng)稱為故障檢測(cè)和診斷。

1 故障的定義和故障診斷的原理

設(shè)備正常工作是指礦山機(jī)械設(shè)備不出現(xiàn)任何問題，且金礦正常安全生產(chǎn)的情況，發(fā)揮礦山機(jī)械應(yīng)有的作用，不造成不必要的損失。相對(duì)應(yīng)的，設(shè)備出現(xiàn)異常是指設(shè)備在運(yùn)行過程中，由于機(jī)械的某個(gè)部分或者某個(gè)零件出現(xiàn)了問題，直接或間接影響設(shè)備的正常工作，這樣設(shè)備的性能就無法發(fā)揮，甚至導(dǎo)致某些功能喪失，但從整體上來說，設(shè)備仍然能進(jìn)行工作。與上述兩種情況相比，設(shè)備故障問題相對(duì)來說比較嚴(yán)重，此時(shí)設(shè)備的某個(gè)部分缺陷嚴(yán)重，設(shè)備不能正常工作，設(shè)備的基本性能和基本功能喪失，生產(chǎn)工作癱瘓，無法進(jìn)行。檢測(cè)設(shè)備故障是在設(shè)備停機(jī)的狀態(tài)下進(jìn)行的，且故障信息是以機(jī)械的狀態(tài)信號(hào)為依據(jù)，檢測(cè)診斷是對(duì)這些狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行快速的、準(zhǔn)確的分析。

2 故障診斷過程

第一，檢測(cè)。檢測(cè)與設(shè)備運(yùn)行相關(guān)的狀態(tài)信號(hào)。

第二，提取。從狀態(tài)信號(hào)中提取設(shè)備運(yùn)行故障相關(guān)的信息特征。

第三，診斷。故障診斷是根據(jù)上述提取的信息，進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，以確定設(shè)備發(fā)生故障的位置。

第四，決策。根據(jù)設(shè)備故障特征狀態(tài)，經(jīng)分析做出相應(yīng)的決策。設(shè)備診斷是根據(jù)故障特征，經(jīng)過技術(shù)人員或計(jì)算機(jī)的分析處理后獲得的設(shè)備特征參數(shù)。在運(yùn)行過程中，機(jī)械會(huì)產(chǎn)生多種信息，比如：由于功能異常出現(xiàn)相應(yīng)的異常狀態(tài)信號(hào)，機(jī)械劣化時(shí)潤(rùn)滑油、液壓油等成分化學(xué)變化信息等。根據(jù)這些信息特征，利用儀器設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)分析，得出正確的結(jié)論和分析，可以及時(shí)預(yù)估設(shè)備可能發(fā)生故障的位置信息。

3 礦山機(jī)械故障檢測(cè)及診斷方法

3.1 主觀診斷技術(shù)

這種診斷技術(shù)指的是修理人員利用儀器設(shè)備進(jìn)行診斷，根據(jù)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，分析器械故障部位和故障產(chǎn)生的原因，主要包括知覺經(jīng)驗(yàn)法、邏輯分析法、堵截法等。直覺經(jīng)驗(yàn)法即通過維修人員的經(jīng)驗(yàn)，采用“看、聞、問、切”手法進(jìn)行故障的初步判斷?？矗簷C(jī)械各連接處有無泄漏現(xiàn)象，連接是否正常，觀察測(cè)壓點(diǎn)工作是否穩(wěn)定，機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否存在速度異常及泄露的狀況。聞：使用人的嗅覺判斷機(jī)械是否存在油泵燒結(jié)、軸承燒壞的味道，確認(rèn)油液是否變質(zhì)。問：咨詢機(jī)械的操作人員，詢問機(jī)械各個(gè)零件的保養(yǎng)狀況和各部位平時(shí)的運(yùn)行狀況等。切：感覺系統(tǒng)的震動(dòng)狀況和系統(tǒng)的油溫。邏輯分析法就是通過系統(tǒng)元件結(jié)構(gòu)和液壓原理進(jìn)行邏輯分析，根據(jù)故障現(xiàn)象和各元件之間的聯(lián)系、特征進(jìn)行推理分析，判斷故障的病灶。堵截法是根據(jù)故障現(xiàn)象選取適合的堵截點(diǎn)，進(jìn)行觀察，從而判斷故障的部位和原因。

3.2 儀器診斷技術(shù)

儀器診斷類型眾多，有專用型、綜合型和通用型，其原理有震動(dòng)診斷法、鐵譜記錄法和熱力學(xué)診斷法等。根據(jù)儀器顯示的液壓系統(tǒng)壓力、流量和溫度等信息，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度、壓力等信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行計(jì)算分析，判斷故障。鐵譜記錄是通過對(duì)鐵粉的圖譜進(jìn)行分析，記錄磨損粉末的大小和顏色等信息，判斷液壓系統(tǒng)磨損和腐蝕的精準(zhǔn)部位，另外，鐵譜分析可以評(píng)定液壓油的污染程度，實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)防。

3.3 智能診斷技術(shù)

智能診斷技術(shù)包括專家系統(tǒng)診斷法、模糊診斷法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)診斷法等先進(jìn)技術(shù)思想。這種診斷技術(shù)通過模仿人腦的功能，運(yùn)用大腦獨(dú)特的專家經(jīng)驗(yàn)和診斷策略，對(duì)機(jī)器進(jìn)行全面的檢查和診斷。基于人工智能的專家診斷系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)模擬專家來解決問題，計(jì)算機(jī)依靠知識(shí)庫和數(shù)學(xué)模型計(jì)算方式，通過分析故障，判斷機(jī)械的故障成因，提出預(yù)防措施。

4 機(jī)械故障檢測(cè)對(duì)工作人員的技術(shù)要求

機(jī)械的維護(hù)理念和模式從單一的運(yùn)行功能向著安全可靠性轉(zhuǎn)變，這種發(fā)展趨勢(shì)對(duì)機(jī)械故障維修工人提出了要求，必須時(shí)時(shí)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)機(jī)械的狀態(tài)進(jìn)行分析，不僅要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械的控制，還要更有針對(duì)性地對(duì)機(jī)械進(jìn)行維護(hù)，一旦機(jī)械出現(xiàn)故障，要精準(zhǔn)掌握故障的成因，減少額外的維修。該理念的基本要點(diǎn)有：第一，機(jī)械故障維修必須以安全性和可靠性為中心。第二，為了保證工作是順利進(jìn)行，必須對(duì)安全性和可靠性有足夠的認(rèn)識(shí)。

維修人員需要不斷提高專業(yè)素養(yǎng)，掌握工作技能。首先，工作人員要對(duì)礦山機(jī)械的基本知識(shí)進(jìn)行全面學(xué)習(xí)，熟悉機(jī)械和部分零件的作用。其次，工作人員要有良好的計(jì)算機(jī)操作能力，以便進(jìn)行機(jī)械故障檢測(cè)和維修。只有熟練掌握電子技術(shù)、超聲波診斷技術(shù)，才能使維修技術(shù)得到發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)的發(fā)展，維修檢測(cè)工作越來越追求高效性、多功能性和實(shí)用性，因此，各種新型的電氣元件和分析設(shè)備不斷涌現(xiàn)，工作人員要與時(shí)俱進(jìn)，必須掌握相關(guān)工具，借助檢測(cè)工具直觀地對(duì)機(jī)械的各個(gè)部位進(jìn)行檢測(cè)。應(yīng)加強(qiáng)工作人員的培訓(xùn)，給工作人員配備礦山機(jī)械的相關(guān)資料、維修手冊(cè)和專業(yè)設(shè)備，以便維修人員做好設(shè)備故障的診斷和維修工作。

5 結(jié)語

過去的故障診斷技術(shù)在維修方式上是被動(dòng)的，對(duì)現(xiàn)代化的礦山機(jī)械設(shè)備來說，需要主動(dòng)且安全的維修方式。維修工作應(yīng)采用先進(jìn)的理論和診斷工具，提前預(yù)防機(jī)械故障的發(fā)生，減少生產(chǎn)事故，提高產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量，增大經(jīng)濟(jì)效益。在故障診斷的基礎(chǔ)上，建立維修系統(tǒng)，準(zhǔn)確判斷故障發(fā)生的部位，大大提高設(shè)備的可靠性。

[1] 謝廣森．合理潤(rùn)滑技術(shù)在礦山機(jī)械維修中的應(yīng)用[J]．現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017，(02)：157.

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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

宋德紅(1982-)，男，助理工程師，本科。

TD407

A

1674-8646(2017)14-0036-02