煤礦機械的故障診斷和維修
發(fā)布時間:
2018-03-15
煤炭是中國的第一大能源, 煤炭的安全有效生產(chǎn)能否得以保證, 將直接影響到整個國民經(jīng)濟的利益。在煤礦企業(yè)中, 除了大量的采煤工人, 煤礦機械設備是保證煤炭生產(chǎn)的必備條件, 并且隨著科技水平的不斷提高, 我國煤礦的機械化程度將日益提高。實踐證明, 在生產(chǎn)過程中機械設備因各種原因導致的故障頻繁發(fā)生, 嚴重影響了煤炭的有效生產(chǎn)。煤礦機械設備頻繁的故障發(fā)生率在很大程度上取決于其自身的特點。
一、煤礦機械設備的特點由于我國煤礦只有不到10 屬于露天煤礦, 因此煤炭的生產(chǎn)基本上都是井下作業(yè), 使得煤礦機械設備具有遠遠區(qū)別于一般工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中機械的顯著特點:
( 1)工作環(huán)境惡劣: 極差的照明條件, 礦井內(nèi)無處不在的粉塵、水汽、噪音、有害氣體和液體等;
( 2)工況條件苛刻: 多數(shù)機械設備都在高速、重載、振動、沖擊、摩擦和潤滑不良的工況條件下工作;
( 3)工作時間長: 絕大部分機械設備都是不分晝夜, 長年累月連續(xù)運行。上述諸特點導致了煤礦機械設備頻繁的故障和事故發(fā)生, 其維修工作重要而又艱巨。
二、機械設備維修或維護的種類在機械設備的維修方式的發(fā)展過程中, 主要有: 事后維修、預防性維修、預知性維修和主動預防性維護四類。
1.事后維修顧名思義是指當設備發(fā)生故障或損壞后采取的被迫停機而進行的毫無事先計劃的應急維修。由于事先無計劃, 因此可能導致維修時間長, 由此帶來的停產(chǎn)損失巨大；
2.預防性維修是針對事后維修的明顯缺點而產(chǎn)生的一種以時間為基礎的維修制度。由于它采取一定時間和不同程度的維修方式, 因此能在一定程度上保證了設備的正常工作, 避免了因零件壽命超期帶來的失效問題。但會因維修次數(shù)多而導致不必要的設備停機次數(shù)過多、維修費用增加, 降低了設備的使用效率的同時又增加了大量維修成本。
3.預知性維修就是在設備工作時, 檢測設備的工作狀態(tài)信息, 判斷設備的工作是否正常, 其監(jiān)測對象一般為材料磨損和性能下降的早期失效征兆, 如振動、噪聲等。若設備工作出現(xiàn)異常, 則判斷設備的故障點所在, 并指導維修人員進行及時的維修, 以減少不必要的停機時間, 降低維修費用。其缺點是只能減輕設備的損壞程度, 而不能降低事故發(fā)生頻率和延長零件的使用壽命。主動預防性維護和預知性維修都是以對系統(tǒng)的工況監(jiān)測為依據(jù), 只是它們所監(jiān)測的對象不同。
4.主動預防性維護著重于監(jiān)測導致材料磨損和性能下降的系統(tǒng)根源性參數(shù), 如油液的理化性能、工作溫度等, 它是為防止材料失效的發(fā)生而采取的預防性措施。長期以來, 我國煤礦企業(yè)基本上采用的是事后維修與定期檢修( 預防維修) 制度, 顯然, 它們已不能適應現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。目前需要大力推廣的是主動預防性維修這種新的設備維修策略, 以大大延長設備的維修周期和有效使用壽命, 降低煤礦機械設備的事故發(fā)生率, 從而大幅度提高煤炭生產(chǎn)中機械設備的開機率和為企業(yè)創(chuàng)造的綜合經(jīng)濟效益。
三、煤礦機械設備的故障隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設的發(fā)展，煤礦工業(yè)的機械化程度和技工藝、環(huán)境條術裝備水平逐年提高，機械設備在使用過程中，由于材料、變形、斷裂、蝕損等，隨件和人為因素的影響，其零部件會逐漸地被磨損、著零部件磨損程度的逐漸增大，設備的技術狀態(tài)將會產(chǎn)生劣化，不可避免地將出現(xiàn)。煤礦機械設備也同其它設備一樣，使用過程中會由于零部件失效等原因引發(fā)事故。為減少各種事故的發(fā)生，必須采取行之有效的設備維護措施。
煤礦設備檢修可分為事后檢修、預防檢修和預知檢修，要正確掌握設備狀態(tài)技術的內(nèi)容和方法進行設備狀態(tài)診斷，最后，進行設備檢修后我們應該做好提前預防的技術驗收。對于煤礦機械設備易出現(xiàn)的問題，工作，在煤礦的旋轉機械中，滾動軸承是最為普通的一種，也是最易造成損環(huán)的一種機械零件，它產(chǎn)生的故障在所有的機械設備故障中是占了很大比例的。滾動軸承使用維護方便，工作可靠，起動性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動軸承比較，滾動軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時壽命低，聲響較大。高速時壽命低，聲響較大。滾動軸承中的向心軸承（主要承受徑向力）通常由內(nèi)圈、外圈、滾動體和滾動體保持架四部分組成。內(nèi)圈緊套在軸頸上并與軸一起旋轉，外圈裝在軸承座孔中。在內(nèi)圈的外周和外圈的內(nèi)周上均制有滾道。當內(nèi)外圈相對轉動時，滾動體即在內(nèi)外圈的滾道上滾動，它們由保持架隔開，避免相互摩擦。推力軸緊圈與軸套緊，活圈支承在軸承座上。許多軸承承分緊圈和活圈兩部分。
出現(xiàn)的問題主要是在運行過程中，進出料螺旋筒、固定螺栓經(jīng)常松動，造成了頂套和中空軸產(chǎn)生位移，粉塵會從中空軸與頂套之間的縫隙中進入軸承盒內(nèi)，使?jié)櫥兣K，導致潤滑不良，造成軸承的損壞現(xiàn)象時有發(fā)生。另一方面來說，設備容易發(fā)生磨損，設備不論使用還是閑置都存在有使用磨損是由使形磨損。有形磨損又可分為使用磨損和自然磨損兩種，用中的相對運動和部件受力而產(chǎn)生的；自然磨損是由腐蝕等的自然環(huán)境使用磨損可分為磨合、逐漸磨損和急劇磨損三個階段。磨合因素引起的。階段是在使用開始時摩擦面間產(chǎn)生研磨現(xiàn)象， 使接觸面逐漸適應， 磨損速度開始時大， 逐漸減緩， 趨向正常磨損。逐漸磨損是相對運動部件磨損速度比較緩慢均勻，設備穩(wěn)定運行的階段；磨損急劇增加階段，是在漸進磨損階段后期當磨損逐漸增加并達到一定值以后，機器零件尺寸和形狀迅速變化，正常工作受到影響，最后導致故障停機。
四、煤礦機械的故障診斷技術隨著新的維修策略，主動預防性維修的大力推廣, 以及我國煤礦機械朝著機電液一體化技術的發(fā)展趨勢,必然要求有先進而又可靠的故障診斷技術。我國的機械設備的診斷技術的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段, 從僅僅憑借專家的感官、經(jīng)驗、專業(yè)知識進行故障診斷的初級階段, 到應用傳感器、計算機等技術的現(xiàn)代診斷技術階段, 再到診斷系統(tǒng)智能化、集體化的發(fā)展階段。這些不斷發(fā)展的技術為我國煤礦機械設備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術奠定了穩(wěn)固的基礎。
綜合文獻可知, 目前, 我國煤礦機械采用的故障診斷技術主要有:
4．1 振動檢測診斷技術.它是根據(jù)設備運行時振動信號的時域或頻域特性或其特征值的變化規(guī)律來分析設備的運行狀態(tài)和故障的一種方法。這種診斷技術由于能實時地、直觀地、精確地表征機械動態(tài)特征及其變化過程, 監(jiān)測診斷方法簡單實用, 而被廣泛應用。
4．2 油液磨屑分析診斷技術.從機械的液壓和潤滑系統(tǒng)中提取抽樣, 采用光譜分析、鐵譜分析等油液分析技術對油液磨屑粒形狀態(tài)進行識別或觀察油液介質的物理、化學成分的變化, 從而判斷機械運行狀況。
4．3 紅外測溫診斷技術.由于機械磨損、電器結點的燒壞等會造成材料的局部溫度升高, 從而影響材料的其他性能( 如, 力學性能等)。根據(jù)此原理, 通過采用溫度傳感器等, 監(jiān)測機械設備各部位的不同溫度或溫度變化來分析判斷機械設備運行狀態(tài)。
4．4 無損檢測技術.無損檢測技術是目前應用領域較廣的一種技術, 它的一大優(yōu)點是它可以在不損傷被檢測對象的條件下來探測檢測對象的內(nèi)部或表面的缺陷。如, 利用滲透檢測、超聲波檢測、聲全息檢測、磁粉檢測等技術檢測材料表面的缺陷; 檢測內(nèi)部缺陷的技術有: 微波檢測、中子檢測、射線檢測等。當用無損檢測技術對煤礦機械設備進行故障診斷時, 必須要確定使用哪種檢測手段, 因此首先要對被檢對象的材質、加工過程缺陷可能的類型作認真地分析。另外, 其它無損檢測技術還有電氣檢測、濕度檢測等。隨著微電子技術、大規(guī)模集成電路技術的不斷發(fā)展與應用, 一些新興的診斷技術, 如, 基于小波分析的故障診斷技術、應用人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷技術以及基于Internet 的遠程協(xié)作診斷技術等, 將逐漸成熟并應用于煤礦機械中,為提高機械設備的主動預防性維修水平、延長設備的使用壽命服務。
五、提高可維修性的措施
5．1 從機械設備的設計上.機械設備的維修性很大程度上取決于其設計與制造。因此, 提高設備的維修性, 首先必須從根源設計上著手, 可以從以下幾個方面著手
5．1．1 簡化煤礦機械的結構設計結合使用環(huán)境, 通過對設備的功能分析, 在能夠保證設備完成所要求的使用性能的前提下, 最初的方案設計必須考慮有利于維修性這一設備生命周期的環(huán)節(jié), 盡量簡化結構設計, 以方便維修作業(yè)和降低維修工作量。
5．1 ．2 可達性設計可達性包括安裝場所的可達性、設備外部及內(nèi)部的可達性等。當需要進行設備維修時, 要能夠保證維修人員有充裕的操作空間、并根據(jù)可能的維修需要在設備的外部和內(nèi)部設計能滿足人機工程學原理的一些窗口、裝置或部件等。
5．1．3 模塊化、標準化設計部件采用模塊級設計后, 可以大大縮短維修時間, 并且更換后的部件可以重新修復備用, 提高了部件的利用率, 從而節(jié)省維修費用。另外, 標準化、系列化的部件設計, 再加上標準化的維修工具, 將利于實施快速維修, 并降低維修技術要求。
5．1．4 易識別性設計由于煤礦機械設備特殊的工作環(huán)境, 以及零部件的復雜性, 零部件的易識別性設計就顯得尤為重要。對同一類型的部件或設備采用統(tǒng)一的標記形式(如, 統(tǒng)一的顏色) 可以大大方便維修人員對待更換部件的快速識別。
5．2 采用現(xiàn)代潤滑技術由前面分析知, 磨損失效在機械故障的誘因中占有極大的比重, 而機件由于磨損所引起的失效中, 又有85 是由于液壓系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)中的油液遭受嚴重污染所造成的。潤滑是設備保養(yǎng)維修宗旨中的一個重要方面, 因此將潤滑理論應用到煤礦機械設備保養(yǎng)維修工作中去, 采用現(xiàn)代的潤滑技術可以大大減少設備的磨損失效現(xiàn)象, 從而降低設備的故障發(fā)生率?，F(xiàn)代的潤滑技術包括新型潤滑劑的采用和先進的設備潤滑狀況檢測技術( 如, 電腦油質分析儀器等智能化儀表的應用) 等。
5．3 建立失效模型, 找出最佳維修的周期.在對機械設備觀察分析的基礎上, 總結并建立其失效模型, 得到/ 正常- 工作- 失效- 修復0 的失效率曲線, 然后再對該曲線進行分析計算, 弄清楚設備的工作規(guī)律, 科學地確定維修時間, 從而降低維修的盲目性。
5．4 采用先進可靠的故障診斷技術和先進的機械維修技術.針對不同機械設備的特點和性能選取一種或多種上面所講的先進的故障診斷技術, 再結合可靠經(jīng)濟的維修技術(如熱噴涂技術等) , 可以機械維修的質量得以保證。
六、煤礦機械設備的養(yǎng)護清掃、潤滑、調整等一般方法對于煤礦機械設備的養(yǎng)護，通過擦拭、對設備進行護理，以維持和保護設備地建筑機械性能和技術狀況，稱為設備維護保養(yǎng)。主要是要從以下幾個方面來進行：
6．1 對設備的完成后，需要進行時常檢修。設備檢修竣工后必須按規(guī)定進行質量驗收，驗收時著重檢查隱蔽部件的檢測和修理記錄按標準對外露部件進行檢測，安全裝置動作實驗，單機進行空、輕載和重、滿載的實驗，系統(tǒng)進行整體試生產(chǎn)。按檢修任務書和檢修質量標準有關規(guī)定進行驗收，對于零部件的極限允許磨損量；平行度的允許誤差；安全保護裝置的靈活配合間隙的改變范圍；水平度、可靠程度，是否在允許值內(nèi)；電氣設備的絕緣狀態(tài)；性能的主要參數(shù)；檢修記錄和圖紙整理情況。
6．2 對其進行質量檢查。設備地日常維護保養(yǎng)洗滌機械是設備維護地基礎工作，必須做到制度化和規(guī)范化。對設備地定期維護保養(yǎng)工作要制定工作定額和物資消耗定額富民機械，并按定額進行考核，設備定期維護保養(yǎng)工作應納入車間承包責任制地考核內(nèi)容。設備定期檢查是一種有計劃地機械行業(yè)預防性檢查， 檢查地手段除人地感官以外，還要有一定地檢查工具和儀器，按定期檢查卡執(zhí)行，定期檢查有人又機械制圖軟件稱為定期點檢。對機械設備還應進行精度檢查，以確定設備實際精度地優(yōu)劣程度。
6．3 由負責人進行帶頭進行檢查。設備地區(qū)域維護又稱維修煤礦機械工包機制。維修工人承擔一定生巡回產(chǎn)區(qū)域內(nèi)地設備維修工作，與生產(chǎn)操作的工人共同做好日常維護、檢查、定期機械基礎知識維護、計劃修理及故障排除等工作，并負責完成管區(qū)的內(nèi)地設備完好率、故障停機率等考核指標。區(qū)域維修責任制工調動維修工人積極性和使生產(chǎn)工機械配件是加強設備維修為生產(chǎn)服務、人主動關心設備保養(yǎng)和維修工作地一種好形式。
6．4 提高設備維護水平地措施。為提高設備維護水平應使維護工液壓機械作基本做到三化，即規(guī)范化、工藝化、制度化。規(guī)范化就是使維護內(nèi)容統(tǒng)一，要根據(jù)各企業(yè)情況按工藝化就是根據(jù)塑料機械不同設備制訂客觀規(guī)律加以統(tǒng)一考慮和規(guī)定。各項維護工藝規(guī)程，按規(guī)程進行維護。制度化就是根據(jù)不同設備不同工作條件，規(guī)定不機械表同維護周期和維護時間，并嚴格執(zhí)行。對定期維護工作，要制定工時定額和物質消耗定額并要按定額化工機械進行考核。設備維護工作應結合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟承包責任制進行考核。同時，企業(yè)還應發(fā)動群眾開展專機械手表群結合地設備維護工作，進行自檢、互檢，開展設備大檢查。
