背景資料
作為煤礦企業(yè)機, 械設(shè)備使用條件惡劣, 機械設(shè)備損壞嚴重, 影響到正常生產(chǎn)與安全, 有必要建立完善的監(jiān)測體系以提高設(shè)備完好率, 減少不必要的投入。作為煤炭企業(yè)，采煤機等都位于地下，運行環(huán)境惡劣，水分、粉塵等外來因素多，對設(shè)備維護壓力更是不言而喻，建立科學有效的管理手段是該行業(yè)的當務之急。
內(nèi)蒙古某集團有 限公司是以煤炭生產(chǎn)、經(jīng)營為主業(yè)，以鐵路運輸、煤制油為產(chǎn)業(yè)延伸，以房地產(chǎn)開發(fā)等非煤產(chǎn)業(yè)為互補的大型現(xiàn)代化能源企業(yè)。公司連續(xù)12年躋身中國企業(yè)500強，2016年位列第396位，同時，位居內(nèi)蒙古煤炭企業(yè)50強之首，公司總資產(chǎn)超過1100億元，職工7300余人。下屬內(nèi)蒙古某煤炭股份有限公司、內(nèi)蒙古某準東鐵路有限責任公司、內(nèi)蒙古某呼準鐵路有限公司、內(nèi)蒙古某煤制油有限責任公司、中科合成油技術(shù)有限公司、內(nèi)蒙古某置業(yè)有限責任公司等61家直接和間接控股公司，其中內(nèi)蒙古某煤炭股份有限公司為煤炭行業(yè)首家B+H股上市公司。
該集團現(xiàn)有大中型生產(chǎn)礦井14座，在建礦井2座，總生產(chǎn)能力超過5000萬噸/年。煤礦全部實現(xiàn)了綜合機械化開采，采區(qū)回采率達到80%以上。公司生產(chǎn)的煤炭具有低灰、特低磷、特低硫、中高發(fā)熱量等特點，是天然的“環(huán)保型”優(yōu)質(zhì)動力煤。公司一直秉承“安全是企業(yè)的最大政治、員工的最大福利、企業(yè)的最大效益”的指導思想，不斷加大安全投入，所有礦井都按要求完善了井下安全避險“六大系統(tǒng)”，安全生產(chǎn)得到了有效保障。
1 設(shè)備故障及其診斷技術(shù)
1.1 傳統(tǒng)的設(shè)備故障診斷技術(shù)
傳統(tǒng)的設(shè)備診斷技術(shù)立足于已發(fā)生故障的設(shè)備的診斷, 通過分析設(shè)備的振動、溫升及潤滑油性質(zhì)等來尋找導致機械設(shè)備故障的原因。實際情況是, 當機械設(shè)備出現(xiàn)振動、溫升或異常磨損時, 必然伴隨局部故障,盡管此時還沒有引起機械設(shè)備停車, 但若操作者不采取任何措施, 將不可避免引發(fā)事故。
1.2 設(shè)備發(fā)生故障的原因及故障分類
（1） 機械設(shè)備故障發(fā)生的原因十分復雜, 一般認為機械設(shè)備發(fā)生故障的主要原因包括設(shè)備因素, 如: 機械的設(shè)計缺陷、零部件的質(zhì)量缺陷或潤滑油的質(zhì)量問題等, 還有人為因素, 如違規(guī)操作等。
（2） 機械設(shè)備故障大致可分為系統(tǒng)性故障和隨機性故障兩類。系統(tǒng)故障指設(shè)備或某些部件在運行中不斷老化, 直到出現(xiàn)故障; 隨機故障多為突發(fā)性故障, 無明顯征兆, 很難預測。具體故障類型可歸納如下: 設(shè)備老化、環(huán)境條件惡化、操作失誤。
1.3 從機械角度分析診斷設(shè)備的故障
從機械角度分析診斷事故發(fā)生概率及原因時, 主要可通過觀察機械設(shè)備運行參數(shù), 如轉(zhuǎn)速、各部分溫度、輸入輸出電流和電壓等來判斷參數(shù)是否超出正常使用范圍, 如果通過調(diào)節(jié)不能使參數(shù)恢復正常, 則預示機械系統(tǒng)可能出現(xiàn)了故障。
此外平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的機械若突然產(chǎn)生異常振動和噪聲, 則顯示機械系統(tǒng)已發(fā)生局部故障, 從機械角度觀察和排除設(shè)備隱患具有直觀性, 易于實現(xiàn)。應當指出, 機械設(shè)備運轉(zhuǎn)參數(shù)的變化往往源于機械設(shè)備的內(nèi)部矛盾, 由于響應滯后, 根據(jù)機械設(shè)備運轉(zhuǎn)參數(shù)的變化并不一定能夠及時判斷機械設(shè)備的故障, 而很多機械故障具有潛伏期, 當出現(xiàn)噪聲、振動和溫度異常時, 故障早已發(fā)生。
為此, 有必要對一些重要設(shè)備安裝傳感器實行設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況在線監(jiān)測, 以便避免重大事故的發(fā)生。
2 油液監(jiān)測與設(shè)備故障診斷技術(shù)
幾乎所有機械設(shè)備都離不開潤滑, 而設(shè)備故障與潤滑失效密切相關(guān), 雖然潤滑油可能僅占設(shè)備全部運轉(zhuǎn)費用的0.5%～1.5%, 但40%以上的機械設(shè)備故障是因為潤滑油使用不當或潤滑油質(zhì)量不合格。所以必須大力推廣應用高性能潤滑油, 以延長設(shè)備換油期, 減少設(shè)備故障, 節(jié)省維修費用, 提高設(shè)備使用壽命。可以將源于潤滑油的設(shè)備故障歸于兩個方面: 即潤滑油本身的質(zhì)量問題和潤滑油在使用過程中性能指標變化。必須定期監(jiān)測設(shè)備用油的理化指標和潤滑油的摩擦學性能, 以便及時采取預防措施, 避免不必要的損失。
通過分析潤滑油性能參數(shù)的變化可以間接了解機械主要部位的工作狀態(tài), 及時準確地監(jiān)測設(shè)備的工作情況。就油液監(jiān)測與診斷, 其主要內(nèi)容包括潤滑油物理化學性能指標變化、潤滑油運轉(zhuǎn)參數(shù)如油壓的變化、潤滑油摩擦學性能的變化。首先, 油液監(jiān)測是摩擦學系統(tǒng)監(jiān)測過程, 監(jiān)測內(nèi)容主要包括油品自身劣化、油品污染、金屬磨損顆粒和摩擦學等4 個方面。
監(jiān)測手段主要包括油品紅外光譜分析、顆粒計數(shù)、油品性能指標和摩擦學性能測試分析等。由于大量機械設(shè)備的故障起因于潤滑不良, 因此通過對油品自身劣化和污染進行監(jiān)測, 有利于及時消除設(shè)備的故障隱患, 延長設(shè)備的大修周期。
其次, 早期油液監(jiān)測以監(jiān)測診斷設(shè)備的磨損故障為目的, 其技術(shù)方法以鐵譜技術(shù)為代表, 但鐵譜技術(shù)往往用于發(fā)生事故后的油液診斷。目前油液分析技術(shù)已從早期的油樣分析和磨屑逐步過渡到現(xiàn)代在線油液監(jiān)測。現(xiàn)代在線油液監(jiān)測技術(shù)將潤滑油和機械備視作統(tǒng)一的整體, 強調(diào)從摩擦學角度出發(fā)考察潤滑失效和設(shè)備故障。而通過分析潤滑油的理化指標和摩擦學性能指標可以準確預測設(shè)備發(fā)生磨損故障的發(fā)展趨勢。
從油液監(jiān)測出發(fā)進行機械設(shè)備故障診斷, 能夠較為準確地預測故障的原因及部位, 更全面地監(jiān)測設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況, 并能利用早期預報及時發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備的故障隱患, 減少損失。經(jīng)過十幾年的發(fā)展, 油液監(jiān)測技術(shù)已成為摩擦學監(jiān)測和故障診斷的重要技術(shù)方法。
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