煤矿机械的故障诊断和维修

煤矿机械的故障诊断和维修

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的利益。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。煤矿机械设备频繁的故障发生率在很大程度上取决于其自身的特点。

一、煤矿机械设备的特点

由于我国煤矿只有不到10属于露天煤矿,因此煤炭的生产基本上都是井下作业,使得煤矿机械设备具有远远区别于一般工农业生产中机械的显著特点：

(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)工况条件苛刻: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:绝大部分机械设备都是不分昼夜,长年累月连续运行。

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。

二、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。

1.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；

2.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了设备的正常工作,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维修成本。

3.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,并指导维修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维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。

4.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发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,它们已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维修策略,以大大延长设备的维修周期和有效使用寿命,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和为企业创造的综合经济效益。

三、煤矿机械设备的故障

随着我国社会主义现代化建设的发展，煤矿工业的机械化程度和技工艺、环境条术装备水平逐年提高，机械设备在使用过程中，由于材料、变形、断裂、蚀损等，随件和人为因素的影响，其零部件会逐渐地被磨损、着零部件磨损程度的逐渐增大，设备的技术状态将会产生劣化，不可避免地将出现。煤矿机械设备也同其它设备一样，使用过程中会由于零部件失效等原因引发事故。为减少各种事故的发生，必须采取行之有效的设备维护措施。煤矿设备检修可分为事后检修、预防检修和预知检修，要正确掌握设备状态技术的内容和方法进行设备状态诊断，最后，进行设备检修后我们应该做好提前预防的技术验收。对于煤矿机械设备易出现的问题，工作，在煤矿的旋转机械中，滚动轴承是最为普通的一种，也是最易造成损环的一种机械零件，它产生的故障在所有的机械设备故障中是占了很大比例的。滚动轴承使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高。与滑动轴承比较，滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命低，声响较大。高速时寿命低，声响较大。滚动轴承中的向心轴承（主要承受径向力）通常由内圈、外圈、滚动体和滚动体保持架四部分组成。内圈紧套在轴颈上并与轴一起旋转，外圈装在轴承座孔中。在内圈的外周和外圈的内周上均制有滚道。当内外圈相对转动时，滚动体即在内外圈的滚道上滚动，它们由保持架隔开，避免相互摩擦。推力轴紧圈与轴套紧，活圈支承在轴承座上。许多轴承承分紧圈和活圈两部分。出现的问题主要是在运行过程中，进出料螺旋筒、固定螺栓经常松动，造成了顶套和中空轴产生位移，粉尘会从中空轴与顶套之间的缝隙中进入轴承盒内，使润滑脂变脏，导致润滑不良，造成轴承的损坏现象时有发生。另一方面来说，设备容易发生磨损，设备不论使用还是闲置都存在有使用磨损是由使形磨损。有形磨损又可分为使用磨损和自然磨损两种，用中的相对运动和部件受力而产生的；自然磨损是由腐蚀等的自然环境使用磨损可分为磨合、逐渐磨损和急剧磨损三个阶段。磨合因素引起的。阶段是在使用开始时摩擦面间产生研磨现象，使接触面逐渐适应，磨损速度开始时大，逐渐减缓，趋向正常磨损。逐渐磨损是相对运动部件磨损速度比较缓慢均匀，设备稳定运行的阶段；磨损急剧增加阶段，是在渐进磨损阶段后期当磨损逐渐增加并达到一定值以后，机器零件尺寸和形状迅速变化，正常工作受到影响，最后导致故障停机。

四、煤矿机械的故障诊断技术

随着新的维修策略，主动预防性维修的大力推广,以及我国煤矿机械朝着机电液一体化技术的发展趋势,必然要求有先进而又可靠的故障诊断技术。我国的机械设备的诊断技术的发展经历了三个阶段,从仅仅凭借专家的感官、经验、专业知识进行故障诊断的初级阶段,到应用传感器、计算机等技术的现代诊断技术阶段,再到诊断系统智能化、集体化的发展阶段。这些不断发展的技术为我国煤矿机械设备的状态监测和故障诊断技术奠定了稳固的基础。综合文献可知,目前,我国煤矿机械采用的故障诊断技术主要有：

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,它的一大优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。另外,其它无损检测技术还有电气检测、湿度检测等。随着微电子技术、大规模集成电路技术的不断发展与应用,一些新兴的诊断技术,如,基于小波分析的故障诊断技术、应用人工智能神经网络的故障诊断技术以及基于Internet的远程协作诊断技术等,将逐渐成熟并应用于煤矿机械中,为提高机械设备的主动预防性维修水平、延长设备的使用寿命服务。

五、提高可维修性的措施

5.1从机械设备的设计上.

机械设备的维修性很大程度上取决于其设计与制造。因此,提高设备的维修性,首先必须从根源设计上着手,可以从以下几个方面着手

5.1.1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。

5.1.2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。

5.1.3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。

5.1.4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。对同一类型的部件或设备采用统一的标记形式(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。

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。

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,科学地确定维修时间,从而降低维修的盲目性。

5.4采用先进可靠的故障诊断技术和先进的机械维修技术.

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),可以机械维修的质量得以保证。

六、煤矿机械设备的养护

清扫、润滑、调整等一般方法对于煤矿机械设备的养护，通过擦拭、对设备进行护理，以维持和保护设备地建筑机械性能和技术状况，称为设备维护保养。主要是要从以下几个方面来进行：

6.1对设备的完成后，需要进行时常检修。

设备检修竣工后必须按规定进行质量验收，验收时着重检查隐蔽部件的检测和修理记录按标准对外露部件进行检测，安全装置动作实验，单机进行空、轻载和重、满载的实验，系统进行整体试生产。按检修任务书和检修质量标准有关规定进行验收，对于零部件的极限允许磨损量；平行度的允许误差；安全保护装置的灵活配合间隙的改变范围；水平度、可靠程度，是否在允许值内；电气设备的绝缘状态；性能的主要参数；检修记录和图纸整理情况。

6.2对其进行质量检查。

设备地日常维护保养洗涤机械是设备维护地基础工作，必须做到制度化和规范化。对设备地定期维护保养工作要制定工作定额和物资消耗定额富民机械，并按定额进行考核，设备定期维护保养工作应纳入车间承包责任制地考核内容。设备定期检查是一种有计划地机械行业预防性检查，检查地手段除人地感官以外，还要有一定地检查工具和仪器，按定期检查卡执行，定期检查有人又机械制图软件称为定期点检。对机械设备还应进行精度检查，以确定设备实际精度地优劣程度。

6.3由负责人进行带头进行检查。

设备地区域维护又称维修煤矿机械工包机制。维修工人承担一定生巡回产区域内地设备维修工作，与生产操作的工人共同做好日常维护、检查、定期机械基础知识维护、计划修理及故障排除等工作，并负责完成管区的内地设备完好率、故障停机率等考核指标。区域维修责任制工调动维修工人积极性和使生产工机械配件是加强设备维修为生产服务、人主动关心设备保养和维修工作地一种好形式。

6.4提高设备维护水平地措施。

为提高设备维护水平应使维护工液压机械作基本做到三化，即规范化、工艺化、制度化。规范化就是使维护内容统一，要根据各企业情况按工艺化就是根据塑料机械不同设备制订客观规律加以统一考虑和规定。各项维护工艺规程，按规程进行维护。制度化就是根据不同设备不同工作条件，规定不机械表同维护周期和维护时间，并严格执行。对定期维护工作，要制定工时定额和物质消耗定额并要按定额化工机械进行考核。设备维护工作应结合企业生产经济承包责任制进行考核。同时，企业还应发动群众开展专机械手表群结合地设备维护工作，进行自检、互检，开展设备大检查。

七、小结

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。随着国家对保护环境和提高资源利用率的逐渐重视,绿色维修将成为21世纪设备维修的一个主题目标和发展方向。绿色维修对于设备维修作业的污染物的防护和治理,确保维修人员的身心健康,减轻或消除维修拆卸或更换所产生的废弃物对环境所造成的污染,以及废旧零部件的修理再生利用等,都有其重要的现实意义。因此,各煤矿企业在做好传统维修工作的同时,还要积极探索绿色维修的对策。

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