煤礦機(jī)械設(shè)備的運行維護(hù)和故障診斷技術(shù)的分析與研究

張帥 蔡改貧

(江西理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 江西贛州 341000)

煤礦機(jī)械設(shè)備在煤礦的開采和生產(chǎn)中占有著非常重要的地位，但是設(shè)備在使用的過程中常會出現(xiàn)一些故障，嚴(yán)重的甚至還極有可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。我國越來越注重煤礦資源的合理開發(fā)和運用，機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用范圍和數(shù)量也在不斷增加，為了更好地保障煤礦開采與生產(chǎn)等工作人員的安全問題，就必須要對煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期的運行維護(hù)和故障診斷，而這也是保證煤礦開采任務(wù)能夠順利完成的一項重要前提。由此可見，對煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行運行維護(hù)和故障診斷有其自身的重要性和必要性，同時，對這些設(shè)備展開具體的深入分析和研究，也更有利于煤礦資源的穩(wěn)步生產(chǎn)與長遠(yuǎn)發(fā)展[1]。

1 對煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行運行維護(hù)的要點

一般情況下，煤礦機(jī)械設(shè)備在運行的過程中常常會出現(xiàn)因其性能降低而導(dǎo)致相關(guān)故障的產(chǎn)生，因此需要工作人員進(jìn)行定期的運行維護(hù)和故障診斷，以確保煤礦的開采和生產(chǎn)。在開采煤礦等資源時，為了更好地增加煤礦機(jī)械設(shè)備的使用壽命，降低其運行故障率，人們通常會對這些設(shè)備進(jìn)行定期的運行檢查和維護(hù)，這就要求相關(guān)人員必須充分掌握這些設(shè)備的運行維護(hù)要點，并做好設(shè)備的定期檢查、更換以及補(bǔ)充維護(hù)記錄等工作。其中，對煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行運行維護(hù)的要點主要有如下幾點。

1.1 做好設(shè)備的運行檢查工作

在對煤礦機(jī)械設(shè)備展開運行維護(hù)工作時，首先要對機(jī)械設(shè)備外觀的檢查，從外觀上檢查設(shè)備的完整性以及一些關(guān)鍵部件的損壞情況。比如：如果比較大的巖石砸到機(jī)械設(shè)備上，就會容易出現(xiàn)外觀損壞的問題，此時，就需要根據(jù)外觀的損壞情況來判斷該設(shè)備是否可以正常運行。倘若損壞較為嚴(yán)重，會直接影響到機(jī)械設(shè)備的正常運行，必須立即處理，否則就極有可能讓設(shè)備出現(xiàn)故障問題。而磨損問題在機(jī)械設(shè)備運行的過程中也是比較常見的，一般可以分成兩種情況：正常磨損和異常磨損。顧名思義，正常磨損就是由于煤礦機(jī)械設(shè)備的正常運行而產(chǎn)生的磨損；異常磨損則是由于設(shè)備運行過程異常而產(chǎn)生的磨損。因此，一般工作人員在檢查設(shè)備的磨損情況時，必須要針對其磨損的具體情況和程度做出準(zhǔn)確的判斷，特別是在面對異常磨損時，更要及時做出分析并找到原因，然后進(jìn)行維修處理，從而最大限度地降低機(jī)械故障發(fā)生的可能[2-3]。

另外，在檢查時也要及時發(fā)現(xiàn)并清除卡在煤礦機(jī)械設(shè)備中的異物，尤其是采煤機(jī)、液壓支架及刮板機(jī)等一些非常重要的機(jī)械設(shè)備，在運行使用的過程中極容易出現(xiàn)卡入巖塊或者煤塊的問題?？ㄈ霂r塊因其設(shè)備受力不均勻而損壞，所以必須要通過運行前的設(shè)備檢查來盡可能減少斷裂等故障的出現(xiàn)。

1.2 對機(jī)械設(shè)備的零部件進(jìn)行定期更換

煤礦機(jī)械設(shè)備中的一些零部件經(jīng)常會在運行使用的過程中因老化、磨損等問題而直接影響設(shè)備的運行狀態(tài)，從而大大降低設(shè)備的工作效率和安全性。對此，為了可以更好地讓這些機(jī)械設(shè)備保持良好的運行狀態(tài)，就必須要對失去原本運行作用的設(shè)備零部件進(jìn)行定期更換。比如：液壓支架的密封圈作為液壓支架的一個重要零件，如果長期使用就會非常容易老化，從而降低其密封性，所以只有定期更換才能有效避免漏油情況的出現(xiàn)。再如：采煤機(jī)的截齒經(jīng)常會因割煤而出現(xiàn)不同程度的磨損，從而影響割煤的效率，此時就必須要對截齒進(jìn)行定期檢查和更換，避免對采煤機(jī)造成損壞。需要引起注意的是，在對這些零部件進(jìn)行更換時，必須要注意其周期性，如果周期太短，就會大大提高煤礦開采的成本，如果周期太長，就會容易對機(jī)械設(shè)備本身造成損壞。而關(guān)于設(shè)備零件的更換周期，就需要工作人員結(jié)合設(shè)備的實際使用情況來具體確定。

1.3 對機(jī)械設(shè)備的維護(hù)進(jìn)行記錄

簡潔有序的維護(hù)記錄往往可以大大提升煤礦開采與生產(chǎn)的效率，合理運用維護(hù)記錄能讓相關(guān)工作人員更加便捷地了解到設(shè)備中的故障問題及其規(guī)律，所以在對設(shè)備維護(hù)結(jié)束之后，工作人員也要做好記錄。其中，煤礦機(jī)械設(shè)備的維護(hù)工作主要包括對需要維護(hù)的內(nèi)容、設(shè)備部位、零件更換時間與原因等的記錄，從而讓操作人員更加充分地認(rèn)識到這些煤礦機(jī)械設(shè)備的真實運行情況。

2 煤礦機(jī)械設(shè)備的故障類型及其診斷技術(shù)原理

2.1 故障類型

煤礦資源的開采和生產(chǎn)可以說是一個長期性的作業(yè)過程，對人力、時間和生產(chǎn)工具等都有著較高要求。隨著我國對煤礦資源的持續(xù)開采，各類機(jī)械設(shè)備都會出現(xiàn)不同程度的損壞和磨損，久而久之就會出現(xiàn)故障問題。

其中，從發(fā)生故障的原因來看，主要有5種比較常見的故障類型：（1）因設(shè)備斷裂、變形或壓痕而導(dǎo)致的損壞型故障；（2）因設(shè)備老化、異常磨損而出現(xiàn)的退化型故障；（3）因設(shè)備壓力失衡而出現(xiàn)的失調(diào)型故障；（4）因設(shè)備零部件松動、脫落而引發(fā)的松動型故障；（5）因設(shè)備堵塞、泄漏等而出現(xiàn)的功能失效型故障。而從發(fā)生故障的嚴(yán)重程度來看，主要可以分為早期、偶發(fā)和耗費3種故障類型：（1）早期故障期一般發(fā)生在設(shè)備的磨合期階段，其原因主要是由于設(shè)備漏洞而導(dǎo)致的；（2）偶發(fā)故障期比較常見，一般是由于在使用過程中出現(xiàn)機(jī)械損壞而導(dǎo)致的；（3）耗費故障期可以說是設(shè)備發(fā)生故障頻率最高的一個階段，一般表現(xiàn)為故障率高、老化快等特點[4]。

2.2 故障診斷技術(shù)原理

為了更好地提升機(jī)械設(shè)備故障的故障診斷成效，工作人員會使用一些故障診斷技術(shù)來對這些設(shè)備進(jìn)行采集等診斷工作，從而進(jìn)一步確定設(shè)備出現(xiàn)故障的類型。而在機(jī)械設(shè)備運行的過程中，探測器可以很好地對這些設(shè)備所發(fā)出的振動信號進(jìn)行采集，并將其轉(zhuǎn)化成為電信號，然后再提取信號的特征，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷出設(shè)備的故障類型。工作人員在明確機(jī)械設(shè)備中存在的故障問題以后，就能夠針對煤礦機(jī)械設(shè)備的故障問題提出一些合理化的維修對策。

其中，借助故障診斷技術(shù)來檢修和維護(hù)煤礦機(jī)械設(shè)備的優(yōu)勢有很多，主要表現(xiàn)在以下3個方面：一是能夠通過對設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，可以及時地發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的故障問題；二是可以自動分析設(shè)備中存在的故障問題，從而更加準(zhǔn)確、容易地了解到這些機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的類型和原因；三是由于故障診斷技術(shù)有一定的決策功能，所以往往可以大大降低對維修工作人員的經(jīng)驗要求。

3 煤礦機(jī)械設(shè)備的故障診斷技術(shù)以及設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)措施

3.1 煤礦機(jī)械設(shè)備的故障診斷技術(shù)

3.1.1 紅外測溫診斷技術(shù)

所謂的紅外測溫診斷技術(shù)，其是指借助紅外線來對物體的溫度進(jìn)行檢測，從而將煤礦機(jī)械設(shè)備的溫度變化趨勢呈現(xiàn)出來，然后工作人員以此為診斷依據(jù)來準(zhǔn)確判斷設(shè)備的整體運行狀況。這種診斷技術(shù)的檢測效率是比較高的，更有利于避免因設(shè)備溫度過高而引發(fā)安全故障等問題，所以這種設(shè)備故障診斷技術(shù)也是相對比較常見的。另外，煤礦機(jī)械設(shè)備經(jīng)常會因為長時間的工作運行而出現(xiàn)設(shè)備磨損、電氣節(jié)點被破壞等問題，進(jìn)而引發(fā)設(shè)備異常升溫，這不僅會直接影響到設(shè)備整體的使用強(qiáng)度和硬度，同時還會對其性能、使用壽命等帶來不同程度的影響。而紅外測溫診斷技術(shù)不僅可以很好地有效預(yù)防設(shè)備異常升溫這一情況的出現(xiàn)，同時還能夠及時通知相關(guān)操作人員積極采取應(yīng)對措施，從而最大限度地將安全隱患排除[5-6]。

3.1.2 振動監(jiān)測診斷技術(shù)

一般情況下，煤礦機(jī)械設(shè)備在實際的運行過程中會受到振動、噪聲、平衡差等多種外界因素的影響，從而極大地增加了設(shè)備故障診斷的效率和準(zhǔn)確率。而振動檢測診斷技術(shù)不僅能夠更加全面地對設(shè)備運行中的振動情況進(jìn)行檢測，準(zhǔn)確找到影響設(shè)備振動的主要因素，同時還為維修工作人員采取針對性的控制措施提供了便利。這項診斷技術(shù)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為檢測精度比較高，但是周期比較長，成本也相對高一些。同時需要引起注意的是，不同的煤礦機(jī)械設(shè)備在其構(gòu)造上也會存在差異，所以振動的規(guī)律、狀態(tài)也必然存在一定的區(qū)別，而同一種的煤礦機(jī)械設(shè)備所呈現(xiàn)的振動特點、狀態(tài)上往往是有一定的規(guī)律性的。對此，工作人員可以借助振動檢測診斷技術(shù)來做出分析，并找到設(shè)備的位移、速度、加速度等多項數(shù)據(jù)，最終確定設(shè)備中存在的故障問題類型和原因。具體來看，振動檢測診斷技術(shù)主要可以通過借助相關(guān)的診斷設(shè)備、分析儀器、人工智能系統(tǒng)等來找到設(shè)備出現(xiàn)異常振動的具體位置以及振動類型，然后再由工作人員采取有效的應(yīng)對措施將問題解決。

3.1.3 無損檢測技術(shù)

無損檢測技術(shù)也常被用來煤礦機(jī)械設(shè)備的故障診斷工作當(dāng)中來，主要是這項技術(shù)并不會對設(shè)備本身結(jié)構(gòu)、質(zhì)量等方面產(chǎn)生影響，而且該技術(shù)一般需要相關(guān)人員結(jié)合物理、化學(xué)兩方面的原理對設(shè)備和工程材料等進(jìn)行故障診斷，所以得到的檢測精度也是比較高的。除此之外，無損檢測技術(shù)還可以用來對煤礦機(jī)械設(shè)備的使用壽命進(jìn)行檢測，這就為相關(guān)工作人員提前準(zhǔn)備安全防控措施提供了依據(jù)，從而有效避免安全事故的發(fā)生。

3.1.4 油液磨屑分析技術(shù)

油液磨屑分析技術(shù)能夠檢測煤礦機(jī)械設(shè)備中油液品質(zhì)、磨損等理化指標(biāo)，同時，操作人員也可將油液磨屑分析技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)械設(shè)備整體壓力結(jié)構(gòu)和外部數(shù)據(jù)的調(diào)整工作上，然后再對所提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行客觀分析，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)油液磨屑的真實狀態(tài)，然后再根據(jù)其表現(xiàn)出的特點對設(shè)備的運行情況做出判斷和分析，最終確定設(shè)備中的故障問題。

3.2 煤礦機(jī)械設(shè)備的維修與養(yǎng)護(hù)

設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)故障問題是不可避免的，所以這就要求相關(guān)工作人員必須對煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行日常維修和養(yǎng)護(hù)。

3.2.1 制訂故障維修的應(yīng)對方案

如果工作人員缺乏科學(xué)的設(shè)備維修方案，那么當(dāng)煤礦機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障時，就必然會延長對設(shè)備的維修時間，不僅容易損壞設(shè)備，同時還容易造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，因此必須要制訂出一套比較科學(xué)、完善的設(shè)備故障維修應(yīng)對方案。一方面，要進(jìn)行日常維修處理，即當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)運行故障等問題時，維修人員必須結(jié)合實際情況選擇最佳方案來對設(shè)備進(jìn)行及時處理。另一方面，要結(jié)合礦井本身的工作環(huán)境來制定一套有較強(qiáng)針對性的煤礦機(jī)械設(shè)備應(yīng)用和管理標(biāo)準(zhǔn)，并堅持定期檢查，從而制訂出比較系統(tǒng)的設(shè)備維修方案。

3.2.2 做好預(yù)測維修工作

預(yù)測維修是指在煤礦機(jī)械設(shè)備正常使用的情況下，維修人員借助一些科學(xué)的方法去檢測其運行狀況，進(jìn)而判斷出設(shè)備的真實工作狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)了異常，還可以對發(fā)生故障問題的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，既可以縮短維修時間又能節(jié)省維修成本。這樣一來，相關(guān)工作人員就能根據(jù)離線和在線的檢測結(jié)果來進(jìn)一步明確設(shè)備的運行狀況及相關(guān)數(shù)據(jù)，從而找到問題和對應(yīng)的維修措施。這不僅可以很好地延長設(shè)備中零部件的使用壽命，同時又能幫助人們提前找到隱藏其中的故障隱患，從而為今后設(shè)備的良好運行做好準(zhǔn)備。

3.2.3 加強(qiáng)日常的養(yǎng)護(hù)工作

煤礦機(jī)械設(shè)備的管理人員必須對設(shè)備的日常養(yǎng)護(hù)工作引起高度重視，并且挑選固定的時間去檢修，否則不僅會嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運行，還可能大大增加維修的成本。首先，要制定一套具體的設(shè)備保養(yǎng)細(xì)則，例如：每次設(shè)備運行結(jié)束以后，要求操作員都要對一些主要的零部件和各零件連接處進(jìn)行檢查，看看是否存在裂變、松動、磨損等問題，并進(jìn)行及時處理。其次，在設(shè)備停機(jī)以后，相關(guān)人員必須認(rèn)真清潔機(jī)身，而對于一些需要保持干燥的機(jī)械設(shè)備則要做好對應(yīng)的防潮工作。最后，必須對機(jī)械設(shè)備的油損耗情況進(jìn)行日常檢查，只有在機(jī)油達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍的時候才能進(jìn)行煤礦資源的開采工作。

3.2.4 注重設(shè)備的改善維修

所謂的改善維修，主要是指工作人員針對煤礦機(jī)械設(shè)備中存在的運行障礙、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)常性故障等問題進(jìn)行改善維修。因此，這是一項比較精細(xì)的工作內(nèi)容，需要維修人員深入其中認(rèn)真檢查煤礦機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)和零部件等，然后再考慮相關(guān)企業(yè)的實際需求來對設(shè)備加以改進(jìn)和完善。由此可見，對煤礦機(jī)械設(shè)備的改善維修更符合煤礦企業(yè)的未來發(fā)展需求，而這對今后煤礦企業(yè)是否能夠繼續(xù)維持煤礦的開采工作有著重要的現(xiàn)實意義。

4 結(jié)語

總而言之，只有煤礦機(jī)械設(shè)備在正常運行的情況下，才能讓我國煤礦資源的保持高效開采，而為了降低煤礦設(shè)備的故障率，相關(guān)工作人員就必須做好煤礦機(jī)械設(shè)備的運行維護(hù)和故障診斷工作。在維護(hù)煤礦機(jī)械設(shè)備的過程中，必須做好運行檢查、零件更換、維護(hù)記錄等各項基礎(chǔ)工作，為了更有效地避免設(shè)備出現(xiàn)故障問題，還需要相關(guān)人員合理應(yīng)用故障診斷技術(shù)來確定設(shè)備出現(xiàn)故障的類型、原因等，從而盡可能提高設(shè)備的維修成效。