新時期礦山機械故障診斷技術探究

宋德紅

(吉林省地質科學研究所，長春 130012)

新時期礦山機械故障診斷技術探究

宋德紅

(吉林省地質科學研究所，長春 130012)

隨著經濟和科技的發展，礦山的開采技術也在不斷進步，金礦的科技水平和安全治理水平也在逐漸提高，礦山機械的模式也發生了變化，由傳統的單一模式向綜合型發展，這對礦山機械維修診斷技術提出了更高的要求。通過分析礦山機械故障診斷的原理，闡述故障診斷過程，提出礦山機械故障檢測及診斷方法。

礦山機械；故障；診斷技術

礦山機械對礦業生產有著重要的作用，在促進礦業發展進步、實現礦業現代化生產的過程中扮演著相當重要的角色。在礦山巖石鉆進、運輸及選礦等礦業生產工作中，礦山機械應用廣泛的是液壓技術。但是，金礦工作環境一般比較惡劣，在機械進行井下工作時，常常會受到井下環境或井下空間的限制，使得機械容易出現較多問題，導致器械故障率升高。另一方面，由于金礦工作自身的限制因素及機器自身的結構特點，直接決定了在井下工作的機械具有空間小、粉塵較多、空氣濕度大、工作環境的壓力變化大等特點，這給機械設備故障檢測工作增加了難度。

21世紀以來，我國的金礦規模和數量日益增大、增多，采礦器械也朝著大型化的方向發展，機械的機電一體化、機液一體化，甚至是機電液一體化程度越來越高，隨著機械功能的增大，其結構復雜程度也在與日俱增，因此，機械故障診斷工作也越來越復雜，增大了預防故障的難度。為了使礦山機械設備處于良好的工作狀態，應將機械設備和信息管理技術相結合，這對于礦山的機械的診斷和維護來說相當必要且極為有效。另外，建立礦井調度室遠程診斷和維護系統對解決和預防機械故障有著積極作用。設備故障診斷技術包括兩部分：故障檢測和故障診斷，二者統稱為故障檢測和診斷。

1 故障的定義和故障診斷的原理

設備正常工作是指礦山機械設備不出現任何問題，且金礦正常安全生產的情況，發揮礦山機械應有的作用，不造成不必要的損失。相對應的，設備出現異常是指設備在運行過程中，由于機械的某個部分或者某個零件出現了問題，直接或間接影響設備的正常工作，這樣設備的性能就無法發揮，甚至導致某些功能喪失，但從整體上來說，設備仍然能進行工作。與上述兩種情況相比，設備故障問題相對來說比較嚴重，此時設備的某個部分缺陷嚴重，設備不能正常工作，設備的基本性能和基本功能喪失，生產工作癱瘓，無法進行。檢測設備故障是在設備停機的狀態下進行的，且故障信息是以機械的狀態信號為依據，檢測診斷是對這些狀態信號進行快速的、準確的分析。

2 故障診斷過程

第一，檢測。檢測與設備運行相關的狀態信號。

第二，提取。從狀態信號中提取設備運行故障相關的信息特征。

第三，診斷。故障診斷是根據上述提取的信息，進行相關的測試，以確定設備發生故障的位置。

第四，決策。根據設備故障特征狀態，經分析做出相應的決策。設備診斷是根據故障特征，經過技術人員或計算機的分析處理后獲得的設備特征參數。在運行過程中，機械會產生多種信息，比如：由于功能異常出現相應的異常狀態信號，機械劣化時潤滑油、液壓油等成分化學變化信息等。根據這些信息特征，利用儀器設備進行檢測分析，得出正確的結論和分析，可以及時預估設備可能發生故障的位置信息。

3 礦山機械故障檢測及診斷方法

3.1 主觀診斷技術

這種診斷技術指的是修理人員利用儀器設備進行診斷，根據個人的經驗，分析器械故障部位和故障產生的原因，主要包括知覺經驗法、邏輯分析法、堵截法等。直覺經驗法即通過維修人員的經驗，采用“看、聞、問、切”手法進行故障的初步判斷。看：機械各連接處有無泄漏現象，連接是否正常，觀察測壓點工作是否穩定，機械的執行機構是否存在速度異常及泄露的狀況。聞：使用人的嗅覺判斷機械是否存在油泵燒結、軸承燒壞的味道，確認油液是否變質。問：咨詢機械的操作人員，詢問機械各個零件的保養狀況和各部位平時的運行狀況等。切：感覺系統的震動狀況和系統的油溫。邏輯分析法就是通過系統元件結構和液壓原理進行邏輯分析，根據故障現象和各元件之間的聯系、特征進行推理分析，判斷故障的病灶。堵截法是根據故障現象選取適合的堵截點，進行觀察，從而判斷故障的部位和原因。

3.2 儀器診斷技術

儀器診斷類型眾多，有專用型、綜合型和通用型，其原理有震動診斷法、鐵譜記錄法和熱力學診斷法等。根據儀器顯示的液壓系統壓力、流量和溫度等信息，將執行機構的速度、壓力等信號輸入到計算機中進行計算分析，判斷故障。鐵譜記錄是通過對鐵粉的圖譜進行分析，記錄磨損粉末的大小和顏色等信息，判斷液壓系統磨損和腐蝕的精準部位，另外，鐵譜分析可以評定液壓油的污染程度，實現故障的預防。

3.3 智能診斷技術

智能診斷技術包括專家系統診斷法、模糊診斷法以及神經網絡系統診斷法等先進技術思想。這種診斷技術通過模仿人腦的功能，運用大腦獨特的專家經驗和診斷策略，對機器進行全面的檢查和診斷。基于人工智能的專家診斷系統，由計算機模擬專家來解決問題，計算機依靠知識庫和數學模型計算方式，通過分析故障，判斷機械的故障成因，提出預防措施。

4 機械故障檢測對工作人員的技術要求

機械的維護理念和模式從單一的運行功能向著安全可靠性轉變，這種發展趨勢對機械故障維修工人提出了要求，必須時時對機械設備進行監控，對機械的狀態進行分析，不僅要加強對機械的控制，還要更有針對性地對機械進行維護，一旦機械出現故障，要精準掌握故障的成因，減少額外的維修。該理念的基本要點有：第一，機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行，必須對安全性和可靠性有足夠的認識。

維修人員需要不斷提高專業素養，掌握工作技能。首先，工作人員要對礦山機械的基本知識進行全面學習，熟悉機械和部分零件的作用。其次，工作人員要有良好的計算機操作能力，以便進行機械故障檢測和維修。只有熟練掌握電子技術、超聲波診斷技術，才能使維修技術得到發展。隨著計算機等高新技術的發展，維修檢測工作越來越追求高效性、多功能性和實用性，因此，各種新型的電氣元件和分析設備不斷涌現，工作人員要與時俱進，必須掌握相關工具，借助檢測工具直觀地對機械的各個部位進行檢測。應加強工作人員的培訓，給工作人員配備礦山機械的相關資料、維修手冊和專業設備，以便維修人員做好設備故障的診斷和維修工作。

5 結語

過去的故障診斷技術在維修方式上是被動的，對現代化的礦山機械設備來說，需要主動且安全的維修方式。維修工作應采用先進的理論和診斷工具，提前預防機械故障的發生，減少生產事故，提高產品質量和數量，增大經濟效益。在故障診斷的基礎上，建立維修系統，準確判斷故障發生的部位，大大提高設備的可靠性。

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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