矿山设备故障诊断技术研究
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摘要:目前,我国矿山设备的种类繁多,特别是从2000年起,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。本文笔者重点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;
中图分类号:TP206+.3文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2010)017(C)-0182-01
引言:设备与系统的状态检测及故障诊断的研究和应用,开始于60年代航天和核工业部门的机械设备与系统的故障预防,以后推广到其他工业的生产和开发技术中。随着计算机和电子技术的迅速发展,也促进了矿山工业生产技术的现代化,生产装备不断向着大型化、高速化、连续化和自动化方向。
矿山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,成为困扰企业的突出问题。如何应用现代故障诊断技术建立设备故障预警制度,是摆在企业面前的一个主要课题。下面笔者结合自身工作经历,进行具体的阐述,以供同行探讨。
一、故障产生原因
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、配合关系发生变化造成机械零件的损坏。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。
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。
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:一是机件配合间隙增大,刚性下降;二是部件磨损和老化;三是摩擦系数增大,负荷增加以及磨损等原因造成发热量增大;四是机械的主要联接副和部件发生磨损、扭曲变形等。
二、通过现代技术手段进行设备故障诊断
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。
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、目视―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。
4、射线探伤检测。射线探伤有X射线γ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。
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。
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。
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。
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。椐统计,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。
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。
结束语:目前我国故障诊断技术已经实现了信号处理的时频域分析,使信号处理技术登上了新的台阶。分形几何,在信号处理中显示了其特殊的功能。还有人工神经网络理论等,都开拓了新的故障诊断系统。
现代化故障诊断技术对机器设备的应用,对机械运行时的监测和诊断,能够及时的发现机器的故障信息,并同时第一时间进行强修,从而避免了人员的死亡和设备的经济损失,并保证了有利的生产。
作者单位:国投新集(集团)股份有限公司新集二矿
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