浅谈矿山设备故障诊断问题

摘要：目前，我国矿山设备的种类繁多，特别是从80年代起，随着引进设备的增多及新技术、新装备的使用，使矿山设备向大型化、自动化、高精度、高效率方向发展。与此同时，机械设备的突发性故障率高、停机损失大、维修费用高、维修周期长等问题，本文阐述了机械设备故障诊断的理论、实施方法、仪器和典型零件的应用等内容。

关键词：设备　故障诊断　检测

1　设备故障状态产生的原因

矿山设备的种类繁多，包括运输设备、输送设备、钻探设备等，绝大部分设备工作环境较为恶劣。设备故障率较高。设备故障发生的原因是多方面的，主要有以下几种类型。

1.1　机械零件的损坏及配合关系的变化当机械发生某种故障后，从故障部位进行外部观察，我们会发现，故障的形成主要是由于零件本身的损伤、以及零件之间原有配合关系发生了变化。零件的损伤是指零件的现有尺寸、形态偏离了原始设计性能，这种偏离表示机械在使用过程中，各种因素对零件发生作用的结果。常见的零件损伤是由于意外损伤和老化损伤造成的。

1.2　设备超负荷运转每台设备都有一个设计输出参数极限，如果设备的实际输出参数超出其设计输出极限时，机械的正常状态将遭到破坏形成故障。产生设备超负荷运转而引起故障时，就需要采取调整技术参数，提高设备承载能力，并对故障设备采取修复措施。

1.3　机械工作能力的损耗机械工作能力的损耗是随着时间的推移，在机械内、外因影响下，机械综和能力的损耗。主要有以下原因：①机件配合间隙增大，刚性下降；②主要部件磨损和老化；③摩擦系数增大，负荷增加以及磨损等原因造成发热量增大；④机械的主要联接副和部件发生磨损、扭曲变形等。

2　设备故障状态的迹象

设备故障状态的迹象在矿山设备中的表象主要有：

2.1　输出参数的变化矿山设备中如提升机运载能力下降凿岩设备台班生产率降低，汽油、柴油机耗油量与工作时间、工作量的比例增加等的变化。

2.2　振动异常振动是机械运行过程中的属性之一，但不正常的振动常常是测定设备故障的有效手段。

2.3　声响异常机械在运转过程中，在正常状态下发出的声响应是均匀与轻微的。当设备在正常工况条件下发出杂乱而沉重的声响时，提示设备出现异常。所以，对噪声异常的故障迹象必须认真对待，仔细检查，正确判断。

2.4　过热现象工作中，常常发生发动机、制动器、轴承等部位超出正常工作状态的温度变化。如不及时发现，并诊断与排除，将引起机件烧毁等事故。

2.5　磨损残余物的激增通过观察油箱、齿轮箱、轴承、齿轮等零件的磨损残余物，并定量测定油样等样本中磨损微粒的多少，即可确定机件磨损的程度。

2.6　裂纹的扩展通过机械零件表面或内部缺陷(包括焊接、铸、锻造、压延等)的变化趋势，特别是裂纹缺陷的变化趋势，判断机械故障的程度，并对机件强度进行评估。

3　设备故障诊断的实施

通过对设备故障的产生原因及现象的分析，使我们对故障的诊断有了明确的目的性。目前，对各种设备的故障诊断实施技术，已从传统的感官直接判断，进入到利用现代振动、声、光、电学理论以及各种现代测试技术、信息处理、识别技术和计算机技术的方向发展。

3.1　振动检测技术振动检测系统可通过对机械振动信号的拾取、放大，显示振动的峰值，以了解机械的振动状态。主要设备有测振用传感器、放大器等。

3.2　音响检测技术现代音响检测技术是通过对声波的声速、波长、周期、频率及声压的测量、监测和判断设备的声波变化，对设备故障实施诊断。主要设备为噪声测量仪。

3.3　目视一光学测量技术对外露结构可采用放大镜与显微镜进行检测，以观察零件表面上反差较强的大尺寸缺陷。对于封闭结构内部零件可采用工业用内窥镜进行观察、检测，如对发动机的汽缸壁及汽缸盖、气门的检测。

3.4　射线探伤检测射线探伤有X射线y射线和中子射线等探测方法。该方法对于探测设备内部立体缺陷具有重要意义。缺点是当裂纹面与射线近于垂直时则难于探测出来。对微小裂纹的探测灵敏度较低。目前在矿山使用较普遍的射线探测方法有照相法、电离检测法、荧光屏观察法等。比较先进的方法还有计算机层析照相等。

3.5　超声波探伤检测超声波探伤是利用超声波射入被检物，由被检物内部缺陷处反射回来的伤波来判断缺陷的存在、位置、性质及大小。缺点是检测时有一定的近场盲区，检测结果不能记录。超声波检测是用探伤仪进行的。

3.6　磁粉探伤检测磁粉探伤检测法根据探测磁场中磁迹痕迹，判断缺陷的实际形态。适用于各种形态的钢铁机件，快速发现裂纹、气孔、夹杂等事故隐患。

3.7　温度诊断技术通过机械设备温度变化，可以查找机件缺陷和诊断各种由热应力引起的故障。温度诊断是以温度、温差、温度场、热象等热学参数为检测对象。检测仪器主要有温度计、热电偶等。

3.8　油液污染度检测在各种油箱、油缸、管路中，固体颗粒状污染物是造成机件磨损、刮伤、卡死、堵塞的主要原因。据统计，70％以上的液压设备故障是由于固体颗粒物污染造成的。所以，油液污染物的测定是预防机件破坏的有效途径。目前常用的测定方法有称重法、计数法、光测法、电测法和淤积法等。

3.9　气体污染监测技术在机械设备的故障形成过程中或故障形成后产生的气体污染是故障判断的来源之一。通过对这类气体的监测，可及时发现和避免设备的故障发生。气体污染监测主要用于电气故障、发动机故障及空压机故障的监测，主要仪器有气体红外分析仪和气相色谱仪等。