礦用汽車發動機的預測性維修

原文卿+高耀東

摘 要：在惡劣的工作環境下，礦山機械設備極容易出現各種設備故障問題。我國一直以來都在嘗試制造和引進先進的礦山機械，先進的設備維護技術，從而為企業節約成本提供有力保障。但目前國內在相關機械的制造與維護方面，仍然與西方發達國家存在著較大差距，往往出現使用壽命較短，開采效率較低等一系列問題。而預測性維修卻是能很好的解決這些問題。因此有必要及時對現有礦山機械設備的發展研究進行反省，努力提高機械設備質量，繼續在制造和維護方面進行創新，從而更好地促進我國礦山開采行業的發展。

關鍵詞：設備故障；發動機；預測性維修

中圖分類號：U472 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0086-02

礦用自卸汽車發動機預測性維修，便是利用預測性維修原理，定期對發動機各項指標進行化驗時時監測發動機各項指標變化從而確定什么時候進行維修，預測性維修能很好解決礦山汽車維修成本高昂，問題處理困難等問題，能夠更好的發展綠色礦山的作用。

1 探索預測性維修背景

一定的人類工程技術經濟活動作用在一定的地質環境中，會產生特定的地質環境問題。礦山機械作為礦物資源開采中的重要設備，在我國礦產開發中起著重要的作用。在惡劣的工作環境下，礦山機械設備極容易出現各種設備故障問題。我國一直以來都在嘗試制造和引進先進的礦山機械，先進的設備維護技術，從而為企業節約成本提供有力支持。我國大部分礦山企業對于機械的維護方面仍與西方有很大的差距，這使得我們在礦山的開采設備維護修理上有諸多困難，因此造成了成本高昂的問題。因此，有必要及時對現有礦山機械設備的發展研究進行反省，在制造和維護方面探索新的出路，從而更好地促進我國礦山開采行業的發展。

我國礦山機械設備維護常出現的問題：

（1）設備作業環境惡劣。礦山自卸汽車是主要用于礦區和工地的自卸汽車，簡稱礦用汽車。在日常工作時，由于作業條件惡劣路面、坡道等各種因素，導致運礦汽車產生較多故障，對發動機在工況下工作產生極大的挑戰，極易發生故障。因此需要加強對發動機的日常維護、保養的要求，保證發動機的正常運行。

（2）維護工作困難繁瑣。而相關維護方面呢又缺乏一整套完善的嚴謹的維修保養機制，和先進的維修保養辦法，因此很難提高相關的開采效率，在維修人員以及機械設備上面造成很大的浪費。

2 預測性維修的目的和意義

礦山作業條件惡劣，因此導致運礦汽車故障多，而發動機作為礦山重型礦用自卸汽車的“心臟”，一旦出現故障，就會影響運礦汽車的正常生產作業。如果運礦車輛在生產作業過程中發動機發生損壞，會使車輛因此停產，并且影響其他車輛及電鏟的正常生產。

我國對于發動機研究起步較國外晚，并且缺乏發動機故障預測性維修的相關系統性方案。如今電控柴油機的種類豐富多樣，不同的電控柴油機，不能啟動或是啟動難就會有不同的原因，但發動機的許多故障現象和造成故障的原因基本上是相同的。發動機大修的標志就包括：（1）功率顯著下降，柴油機發出的最大功率達不到標定功率的75%，燃油消耗率顯著增加，排氣冒黑煙，排氣的有害排放物增加，而且供油系統、配合系統及傳動系統有關部件經過一般性調試、維修保養后效果仍不明顯。（2）由于機油燒損，機油消耗率顯著增高。（3）曲軸箱竄氣量增大。（4）柴油機起動困難，停機后，在水溫為60-70℃的情況下，起動轉速下柴油機不能順利起動。（5）噪聲和振動增大，在柴油機運轉到正常溫度后仍有嚴重的異響。

研究發動機各部件之間的相互作用、影響，探索因作業環境、作業方式對發動機的磨損影響，因零件質量或安裝會對發動機部件造成的加速磨損，通過這些各種數據的結合，對探索車輛發動機的預測維修有著重要的意義。

3 礦山重型礦用自卸汽車發動機的預測性維修概述

預測性維修（Predictive Maintenance，簡稱PdM）是以狀態為依據（Condition Based）的維修，在機器運行時，對它的主要（或需要）部位進行定期（或連續）的狀態監測和故障診斷，判定裝備所處的狀態，預測裝備狀態未來的發展趨勢，依據裝備的狀態發展趨勢和可能的故障模式，預先制定預測性維修計劃，確定機器應該修理的時間、內容、方式和必需的技術和物資支持。預測性維修集裝備狀態監測、故障診斷、故障（狀態）預測、維修決策支持和維修活動于一體，是一種新興的維修方式。

預測性維修能做到時時的狀態監測，和預測故障發生位置以及故障發生大概時間根據其監測報告和預測故障報告查明裝備有無狀態異常或故障趨勢，再適時地安排維修。預測性維修將狀態監測、故障診斷、狀態預測和維修決策多位合一體，狀態監測和故障診斷是基礎，狀態預測是重點，維修決策得出最終的維修活動要求。

我國礦用自卸汽車發動機的維修仍然停留在傳統得幾種維修方法，一般多使用計劃預防修理，即檢查、保養、防護、周期性修理制度。在設備運行過程中，相當多設備部件故障的發生是無規律的，因而采用定時維修方法，容易對設備的修理發生過剩修理或欠修現象，造成停機損失或修理費用的增加。像白云鄂博礦山大型自卸車的維修便是以傳統得修復性維修和預防性維修，沒有引用先進得檢測技術和維修方案，也沒有將計算機應用進設備的維修與維護中去。

礦用自卸汽車發動機預測性維修，便是利用預測性維修原理，定期化驗發動機所用的潤滑油，以前可能每三個月需更換一回潤滑油，而通過化驗潤滑油，可能推遲更換用油時間。并且能根據使用后油中含有的成分預測出發動機可能出現的問題。

4 如何對礦用自卸汽車發動機進行預測性維修

4.1 發動機故障進行統計、分析

對發動機故障部件進行分析，找出故障部件相互間的影響和受力分析。研究運行中零件磨損過大或損壞時的零件工作和相互影響情況。

4.2 對礦用汽車作業環境進行分析endprint

礦用汽車的日常作業環境，如采場的灰塵，溫度會對發動機各部件的磨損造成不同程度影響；運礦汽車其他各部件的運行好壞也會對發動機的工作磨損造成不同程度的影響。

4.3 對K2000E發動機上CENSE 系統數據的分析

對發生故障時K2000E發動機上用于自動檢測和維護發動機的電子控制系統CENSE系統中包括燃油壓力、溫度傳感器機油壓力、溫度傳感器；各缸壓力、溫度傳感器；排氣溫度傳感器、曲軸轉速傳感器；冷卻液壓力、溫度傳感器；及各種液體水位傳感器所記錄的各項數據進行統計分析。

4.4 對潤滑油品質的分析

通過美國OSA（On-Site Analysis） 公司生產的潤滑油品質分析及發動機等回轉設備狀態監測系統Motorcheck，利用其元素分析、紅外光譜分析、污染等級分析和粘度分析等功能，發動機發生故障時的潤滑油進行檢測分析，根據潤滑油中所含各種元素如鉀，鈉，鋅，磷，鋇，鈣，鎂，硼，硅，釩，鐵的情況，對發動機故障進行分析。

4.5 發動機故障現象和故障數據統計相結合

通過將發動機故障部件故障現象與發動機故障時的各項檢測數據相結合，分析不同的故障，發動機的各部部件的工作狀態及相互影響，導致發動機的各種傳感器的監測數據會出現哪些異常，發動機潤滑油的哪些元素成分會出現異常超高，將這些結合在一起進行系統的統計、分析，并進行分類。逐步掌握某些零部件的運行規律，摸索出其劣化趨勢。

4.6 發動機的預測性維修

通過據設備的日常點檢、定期檢查（專業點檢）、狀態監測技術和故障診斷技術提供的各種信息，將從現場收集（或自動采集）來的發動機的狀態監測數據和定期發動機潤滑油的油液檢測數據輸入（或傳入）計算機，將這些數據與發動機故障時的各項檢測數據結合得到的結論進行對比分析，判斷發動機的運行狀態及磨損情況，來做好發動機的預測性維修，使發動機的修理周期及修理內容更切合實際的需要，從而相對減少設備的停機損失，節約設備的維修費用，保證設備的高效運行狀態。

5 結語

對于礦山汽車發動機的研究，前輩們已經做了大量的基礎工作，包括理論分析，力學計算，仿真模擬、故障分析等方式，給現有的研究奠定了堅實的基礎。通過日常工作學習，學習到大量的專業技術知識。通過故障統計、分析與現實設備運行中故障部件的磨損情況對比，與傳感檢測系統與潤滑油的定期化驗檢測相結合，逐步掌握某些零部件的運行規律，甚至可以逐漸摸索出其劣化趨勢，做好設備的預測性維修，使發動機的修理周期及修理內容更切合實際的需要，從而相對減少設備的停機損失，為節約設備的維修費用，保證設備處于高效運行狀態提供了有力的依據。

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