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摘要: 简要介绍了机械设备维修的四种方式和目前我国煤矿企业采用的故障诊断技术, 并探讨了提高煤矿机械设备可维修性的途径。
关键词: 煤矿机械设备; 故障诊断技术; 维修措施
中图分类号：X752文献标识码： A
前言
煤炭是中国的第一大能源, 煤炭的安全有效生产能否得以保证, 将直接影响到整个国民经济。在煤矿企业中, 除了大量的采煤工人, 煤矿机械设备是保证煤炭生产的必备条件, 并且随着科技水平的不断提高, 我国煤矿的机械化程度将日益提高。实践证明, 在生产过程中机械设备因各种原因导致的故障频繁发生, 严重影响了煤炭的有效生产。
1 煤矿机械设备的特点
(1)工作环境恶劣: 极差的照明条件, 矿井内无处不在的粉尘、水汽、噪音、有害气体和液体等;
（2)工作条件苛刻: 多数机械设备都在高速、重载、振动、冲击、摩擦和润滑不良的工况条件下工作;
（3）工作时间长: 绝大多数机械设备都是不分昼夜, 常年累月连续运行。
上述诸特点导致了煤矿机械设备频繁的故障和事故发生, 其维修工作重要而又艰巨。
2 机械设备维修或维护的种类
在机械设备的维修方式的发展过程中, 主要有:事后维修、预防性维修、预知性维修和主动预防性维护四类。事后维修顾名思义是指当设备发生故障或损坏后采取的被迫停机而进行的毫无事先计划的应急维修。由于事先无计划, 因此可能导致维修时间长, 由此带来的停产损失巨大。预防性维修是针对事后维修的明显缺点而产生的一种以时间为基础的维修制度。由于它采取一定时间和不同程度的维修方式, 因此能在一定程度上保证设备的正常工作, 避免了因零件寿命超期带来的失效问题。但会因维修次数多而导致不必要的设备停机次数过多、维修费用增加, 降低了设备的使用效率的同时又增加了大量的维修成本。预知性维修就是在设备工作时, 检测设备的工作状态信息, 判断设备的工作是否正常, 其监测对象一般为材料磨损和性能下降的早期失效征兆, 如振动、噪声等。若设备工作出现异常, 则判断设备的故障点所在, 并指导维护人员进行及时的维修, 以减少不必要的停机时间, 降低维修费用。其缺点是只能减轻设备的损坏程度, 而不能降低事故发生频率和延长零件的使用寿命。
主动预防性维护和预知性检修都是以对系统的工况监测为依据, 只是它们所监测的对象不同, 主动预防性维护着重于监测导致材料磨损和性能下降的系统根源性参数, 如油液的理化性能、工作温度等,它是为防止材料失效的發生而采取的预防性措施。长期以来, 我国煤矿企业基本上采用的是事后维修与定期检修( 预防维修) 制度, 显然, 它们以不能适应现代化生产的需要。目前需要大力推广的是主动预防性维修这种新的设备, 以大大延长设备的维修周期和使用寿命, 降低煤矿机械设备的事故发生率, 从而大幅度提高煤炭生产中机械设备的开机率,为企业创造综合经济效益。
3 故障分析中磨损失效分析的重要性
在煤矿机械发生故障的众多原因中, 摩擦损失是最主要原因之一。据统计, 30% 的综采设备事故率中, 有90% 是由机件失效引起, 而其中又有80%是因磨损所致。在煤矿机械中存在各种各样的磨损失效形式, 如齿轮磨损失效、液压元件磨损失效、输送带磨损失效、中部槽磨损失效、钢丝绳磨损失效,以及其它机械零部件的磨损失效等等 。
因上述各种磨损失效造成的经济损失数额巨大, 并且随着我国煤矿机械化程度的日益提高, 机械设备的摩擦学问题也越来越突出, 因此, 研究磨损失效问题, 积极采取主动预防性维护措施, 努力把新技术( 如耐磨材料的研发、表面工程技术及润滑理论的应用等) 应用到煤矿机械的设计、维护中去, 解决煤矿机械中的摩擦学问题具有十分重要的意义。
4 煤矿机械的故障诊断技术
4.1 振动检测诊断技术
它是根据设备运行时振动信号的时域或频域特性或其特征值的变化规律来分析设备的运行状态和故障的一种方法。这种诊断技术由于能实时地、直观地精确地表征机械动态特征及其变化过程, 监测诊断方法简单实用, 而被广泛应用。
4.2 油液磨屑分析诊断技术
从机械的液压和润滑系统中提取抽样, 采用光谱分析、铁谱分析等油液分析技术对油液磨屑粒形状态进行识别或观察油液介质的物理、化学成分的变化, 从而判断机械运行状况。
4.3红外测温诊断技术
由于机械磨损、电器结点的烧坏等会造成材料的局部温度升高, 从而影响材料的其他性能( 如力学性能等) 。根据此原理, 通过采用温度传感器等, 监测机械设备各部位的不同温度或温度变化来分析判断机械设备运行状态。
4.4无损检测技术
无损检测技术是目前应用领域较广的一种技术, 它的一大特点是它可以在不损伤被检测对象的条件下来探测检测对象的内部或表面的缺陷 。如利用渗透检测、超声波检测、声全息检测、磁粉检测等技术检测材料表面的缺陷, 检测内部缺陷的技术有: 微波检测、中子检测、射线检测等。当用无损检测技术对煤矿机械设备进行故障诊断时, 必须要确定使用哪种检测手段, 因此首先要对被检对象的材质、加工过程、缺陷可能的类型作认真地分析。
4.5提高可维修性的措施
4.5.1 从机械设备的设计上
（1）简化煤矿机械的结构设计
结合使用环境, 通过对设备的功能分析, 在能够保证设备完成所要求的使用性能的前提下, 最初的方案设计必须考虑有利于维修性这一设备生命周期的环节, 尽量简化结构设计, 以方便维修作业和降低维修工作量。
（2）可达性设计
可达性包括安装场所的可达性、设备外部及内部的可达性等。当需要进行设备维修时, 要能够保证维修人员有充裕的操作空间、并根据可能的维修需要在设备的外部和内部设计能满足人机工程学原理的一些窗口、装置或部件等。
（3） 模块化、标准化设计
部件采用模块级设计后, 可以大大缩短维修时间, 并且更换后的部件可以重新修复备用, 提高了部件的利用率, 从而节省维修费用。另外, 标准化、系列化的部件设计, 再加上标准化的维修工具, 将利于实施快速维修, 并降低维修技术要求。
（4）易识别性设计
由于煤矿机械设备特殊的工作环境, 以及零部件的复杂性, 零部件的易识别性设计就显得尤为重要。对同一类别的部件或设备采用同一的标记形式（如统一的颜色) 可以大大方便维修人员对待更换部件的快速识别。
4.5.2 采用现代润滑技术
由前面分析知, 磨损失效在机械故障的诱因中占有极大的比重, 而机件由于磨损所引起的失效中,又有85%是由于液压系统和润滑系统中的油液遭受到严重污染所造成的。润滑是设备保养维修宗旨中的一个重要方面, 因此将润滑理论应用到煤矿机械设备保养维修工作中去, 采用现代的润滑技术可以大大减少设备的磨损失效现象, 从而降低设备的故障发生率。现代的润滑技术包括新型润滑剂的采用和先进的设备润滑状况检测技术(如电脑油质分析仪器等智能化仪表的应用)等。
4.5.3 建立失效模型, 找出最佳维修的周期
在对机械设备观察分析的基础上, 总结并建立其失效模型, 得到/ 正常) 工作) 失效) 修复0的失效率曲线, 然后再对该曲线进行分析计算, 弄清楚设备的工作规律, 科学的确定维修时间, 从而降低维修的盲目性。
4.5.4 采用先进的故障诊断和机械维修技术
针对不同机械设备的特点和性能选取一种或多种上面所讲的先进的故障诊断技术, 再结合可靠经济的维修技术( 如热喷涂技术等) , 可以让机械维修的质量得以保证。
5 结束语
煤矿机械设备占有煤矿总固定资产很大的比重, 做好对其故障分析、诊断和维修工作对于保证其正常有效的运行, 提高其利用率, 使企业获得最大的经济利益, 有非常重要的意义。
参考文献:
[1] 谷裕,杨金波.浅谈煤矿机械设备的维修[J] .甘肃科技2005,21(3) : 129- 130.
[ 2] 韩永海. 煤矿机械维修性的初探[J] . 煤矿机械, 2005, (6) : 114-115.
[ 3] 刘捷. 煤矿机械设备的失效及维修[J] . 煤矿机械, 1999, (6) : 64- 65.
[ 4] 杨桂东, 范胜山. 煤矿机械磨损失效的危害及预防[J] . 采矿技术, 2005, 5（2) : 59- 61.
[ 5] 郭美生. 无损检测技术在煤矿机械设备维修中的应用[J] . 煤炭技术, 2004, 23(12) : 16- 17.
[ 6] 何庆, 许贤良. 提高煤矿机械维修性的设计途径[J] . 煤矿机械, 2000, (1) : 10- 11.
关键词: 煤矿机械设备; 故障诊断技术; 维修措施
中图分类号：X752文献标识码： A
前言
煤炭是中国的第一大能源, 煤炭的安全有效生产能否得以保证, 将直接影响到整个国民经济。在煤矿企业中, 除了大量的采煤工人, 煤矿机械设备是保证煤炭生产的必备条件, 并且随着科技水平的不断提高, 我国煤矿的机械化程度将日益提高。实践证明, 在生产过程中机械设备因各种原因导致的故障频繁发生, 严重影响了煤炭的有效生产。
1 煤矿机械设备的特点
(1)工作环境恶劣: 极差的照明条件, 矿井内无处不在的粉尘、水汽、噪音、有害气体和液体等;
（2)工作条件苛刻: 多数机械设备都在高速、重载、振动、冲击、摩擦和润滑不良的工况条件下工作;
（3）工作时间长: 绝大多数机械设备都是不分昼夜, 常年累月连续运行。
上述诸特点导致了煤矿机械设备频繁的故障和事故发生, 其维修工作重要而又艰巨。
2 机械设备维修或维护的种类
在机械设备的维修方式的发展过程中, 主要有:事后维修、预防性维修、预知性维修和主动预防性维护四类。事后维修顾名思义是指当设备发生故障或损坏后采取的被迫停机而进行的毫无事先计划的应急维修。由于事先无计划, 因此可能导致维修时间长, 由此带来的停产损失巨大。预防性维修是针对事后维修的明显缺点而产生的一种以时间为基础的维修制度。由于它采取一定时间和不同程度的维修方式, 因此能在一定程度上保证设备的正常工作, 避免了因零件寿命超期带来的失效问题。但会因维修次数多而导致不必要的设备停机次数过多、维修费用增加, 降低了设备的使用效率的同时又增加了大量的维修成本。预知性维修就是在设备工作时, 检测设备的工作状态信息, 判断设备的工作是否正常, 其监测对象一般为材料磨损和性能下降的早期失效征兆, 如振动、噪声等。若设备工作出现异常, 则判断设备的故障点所在, 并指导维护人员进行及时的维修, 以减少不必要的停机时间, 降低维修费用。其缺点是只能减轻设备的损坏程度, 而不能降低事故发生频率和延长零件的使用寿命。
主动预防性维护和预知性检修都是以对系统的工况监测为依据, 只是它们所监测的对象不同, 主动预防性维护着重于监测导致材料磨损和性能下降的系统根源性参数, 如油液的理化性能、工作温度等,它是为防止材料失效的發生而采取的预防性措施。长期以来, 我国煤矿企业基本上采用的是事后维修与定期检修( 预防维修) 制度, 显然, 它们以不能适应现代化生产的需要。目前需要大力推广的是主动预防性维修这种新的设备, 以大大延长设备的维修周期和使用寿命, 降低煤矿机械设备的事故发生率, 从而大幅度提高煤炭生产中机械设备的开机率,为企业创造综合经济效益。
3 故障分析中磨损失效分析的重要性
在煤矿机械发生故障的众多原因中, 摩擦损失是最主要原因之一。据统计, 30% 的综采设备事故率中, 有90% 是由机件失效引起, 而其中又有80%是因磨损所致。在煤矿机械中存在各种各样的磨损失效形式, 如齿轮磨损失效、液压元件磨损失效、输送带磨损失效、中部槽磨损失效、钢丝绳磨损失效,以及其它机械零部件的磨损失效等等 。
因上述各种磨损失效造成的经济损失数额巨大, 并且随着我国煤矿机械化程度的日益提高, 机械设备的摩擦学问题也越来越突出, 因此, 研究磨损失效问题, 积极采取主动预防性维护措施, 努力把新技术( 如耐磨材料的研发、表面工程技术及润滑理论的应用等) 应用到煤矿机械的设计、维护中去, 解决煤矿机械中的摩擦学问题具有十分重要的意义。
4 煤矿机械的故障诊断技术
4.1 振动检测诊断技术
它是根据设备运行时振动信号的时域或频域特性或其特征值的变化规律来分析设备的运行状态和故障的一种方法。这种诊断技术由于能实时地、直观地精确地表征机械动态特征及其变化过程, 监测诊断方法简单实用, 而被广泛应用。
4.2 油液磨屑分析诊断技术
从机械的液压和润滑系统中提取抽样, 采用光谱分析、铁谱分析等油液分析技术对油液磨屑粒形状态进行识别或观察油液介质的物理、化学成分的变化, 从而判断机械运行状况。
4.3红外测温诊断技术
由于机械磨损、电器结点的烧坏等会造成材料的局部温度升高, 从而影响材料的其他性能( 如力学性能等) 。根据此原理, 通过采用温度传感器等, 监测机械设备各部位的不同温度或温度变化来分析判断机械设备运行状态。
4.4无损检测技术
无损检测技术是目前应用领域较广的一种技术, 它的一大特点是它可以在不损伤被检测对象的条件下来探测检测对象的内部或表面的缺陷 。如利用渗透检测、超声波检测、声全息检测、磁粉检测等技术检测材料表面的缺陷, 检测内部缺陷的技术有: 微波检测、中子检测、射线检测等。当用无损检测技术对煤矿机械设备进行故障诊断时, 必须要确定使用哪种检测手段, 因此首先要对被检对象的材质、加工过程、缺陷可能的类型作认真地分析。
4.5提高可维修性的措施
4.5.1 从机械设备的设计上
（1）简化煤矿机械的结构设计
结合使用环境, 通过对设备的功能分析, 在能够保证设备完成所要求的使用性能的前提下, 最初的方案设计必须考虑有利于维修性这一设备生命周期的环节, 尽量简化结构设计, 以方便维修作业和降低维修工作量。
（2）可达性设计
可达性包括安装场所的可达性、设备外部及内部的可达性等。当需要进行设备维修时, 要能够保证维修人员有充裕的操作空间、并根据可能的维修需要在设备的外部和内部设计能满足人机工程学原理的一些窗口、装置或部件等。
（3） 模块化、标准化设计
部件采用模块级设计后, 可以大大缩短维修时间, 并且更换后的部件可以重新修复备用, 提高了部件的利用率, 从而节省维修费用。另外, 标准化、系列化的部件设计, 再加上标准化的维修工具, 将利于实施快速维修, 并降低维修技术要求。
（4）易识别性设计
由于煤矿机械设备特殊的工作环境, 以及零部件的复杂性, 零部件的易识别性设计就显得尤为重要。对同一类别的部件或设备采用同一的标记形式（如统一的颜色) 可以大大方便维修人员对待更换部件的快速识别。
4.5.2 采用现代润滑技术
由前面分析知, 磨损失效在机械故障的诱因中占有极大的比重, 而机件由于磨损所引起的失效中,又有85%是由于液压系统和润滑系统中的油液遭受到严重污染所造成的。润滑是设备保养维修宗旨中的一个重要方面, 因此将润滑理论应用到煤矿机械设备保养维修工作中去, 采用现代的润滑技术可以大大减少设备的磨损失效现象, 从而降低设备的故障发生率。现代的润滑技术包括新型润滑剂的采用和先进的设备润滑状况检测技术(如电脑油质分析仪器等智能化仪表的应用)等。
4.5.3 建立失效模型, 找出最佳维修的周期
在对机械设备观察分析的基础上, 总结并建立其失效模型, 得到/ 正常) 工作) 失效) 修复0的失效率曲线, 然后再对该曲线进行分析计算, 弄清楚设备的工作规律, 科学的确定维修时间, 从而降低维修的盲目性。
4.5.4 采用先进的故障诊断和机械维修技术
针对不同机械设备的特点和性能选取一种或多种上面所讲的先进的故障诊断技术, 再结合可靠经济的维修技术( 如热喷涂技术等) , 可以让机械维修的质量得以保证。
5 结束语
煤矿机械设备占有煤矿总固定资产很大的比重, 做好对其故障分析、诊断和维修工作对于保证其正常有效的运行, 提高其利用率, 使企业获得最大的经济利益, 有非常重要的意义。
参考文献:
[1] 谷裕,杨金波.浅谈煤矿机械设备的维修[J] .甘肃科技2005,21(3) : 129- 130.
[ 2] 韩永海. 煤矿机械维修性的初探[J] . 煤矿机械, 2005, (6) : 114-115.
[ 3] 刘捷. 煤矿机械设备的失效及维修[J] . 煤矿机械, 1999, (6) : 64- 65.
[ 4] 杨桂东, 范胜山. 煤矿机械磨损失效的危害及预防[J] . 采矿技术, 2005, 5（2) : 59- 61.
[ 5] 郭美生. 无损检测技术在煤矿机械设备维修中的应用[J] . 煤炭技术, 2004, 23(12) : 16- 17.
[ 6] 何庆, 许贤良. 提高煤矿机械维修性的设计途径[J] . 煤矿机械, 2000, (1) : 10- 11.