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1采掘機械常用的狀態監測方法

1.1振動檢測法。在機器運轉工作過程中，一旦機器內部不能正常運行的話，就會造成整個過程都出現不同程度的振動現象。此時就要進行振動監測措施，該措施主要是應用振動監測設備及振動技術取得機器的振動頻譜來分析機器運行狀態的過程。通過運動測量的實施，可以得到更為全面和準確的相關參數（速度、位移、相位等）。并在進一步分析、研究這些參數的基礎上，了解到設備的當前狀態，以便為設備故障的尋找奠定基礎。將出現故障的地方與正常情況下的特性進行比較，就可以準確地對機器的工作狀態進行判斷和預測。而只有在嚴格對比測量數據與判斷標準的前提下，才能真正判斷出機器的工作情況。就判斷標準而言，包括絕對判斷標準和相對判斷標準兩種方式。其中，相對判斷標準的對象是同一個部位、不同時間的比較，而絕對判斷標準的對象則包括機器全部的數據統計分析。具體的做法，以采煤機牽引電機軸承出現故障的情況分析來說，它主要通過處理振動信號和頻譜圖來找出具體的故障特征頻段，通過這些頻段的能量值就能發現設備運轉是否正常、有沒有故障出現。一旦振動極值超過參考頻譜的2.5倍的時候，就表示該機器需要維修了。

1.2溫度記錄傳感器監測法。當工作中的設備出現異常情況（連接松動、故障或損壞等）后，就會使機器或者是部件的油溫逐漸上升。此時，使用傳感器與計算機監測系統相連接的措施，就可以達到連續監測機器溫度的目的了。

1.3油液分析法。該方法的主要依據是，通過全面診斷和了解油液中的磨損殘留物、泄漏物的具體情況來分析故障的一種措施。另外，由于該法并不是在線分析的，故此還必須要進行現場取樣環節，然后才能進行診斷。換言之，該方式較其他現場分析而言要花費更多的時間。

1.4感應電流分析傳感器監測法。就感應電流分析傳感器來說，它的主要功能是用來探測電機轉子斷裂情況的。具體的運轉方式為，通過一種機器供電電流的使用，來進行對高解析頻譜的分析，進一步找出轉子的不足，并給出相對準確的頻譜分析圖線，由此，便能更為清楚地了解到機器轉子的狀態了。在出現裝配不當的情況（定、轉子間產生摩擦或軸承磨損、軸彎曲等）時，就會使得電機轉子的靜、動氣隙偏離原來的位置，致使沿氣隙圓周方向的磁導不能均勻地分布在該領域中，即氣隙磁場分布不對稱，也就會出現定子電流異常的現象。就定子和轉子電流的關系來說，可以用一個公式來表示，即I1=I2/Ki（Ki為異步電動機的電流變換系數；I1為定子電流；I2為轉子電流）。此式向我們清楚地展示了定子和轉子之間的關系，轉子電流的變化帶動定子電流的變化，并且由于它們之間存在著很大的氣隙，所以也有一定的磁阻出現在電流中對其造成一定的影響。如果在頻譜圖中出現氣隙偏心特征頻率的情況時，要在全面了解和掌握特征頻率分量大小和變化的基礎上，準確判斷出來轉子在氣隙中的動態位移值。換言之就是，當轉子出現斷條、端環斷裂、轉子出現偏心等一系列的故障時，就會表現在定子電流的頻譜圖上。具體情況是，基頻兩側將出現一個邊頻帶，這時，我們在基頻與邊頻電流幅值的比值基礎上，就能得到準確的斷裂轉子條數目。

2軸向柱塞泵松靴故障監測與診斷

在液壓系統組成中，液壓泵是其中一個極為重要的元件，它為液壓系統的運用提供了主要的動力。為此，一旦該元件出現故障的話，就會造成整個系統的癱瘓、無法工作，這就要求我們在進行故障診斷的時候將更多的精力和時間用在液壓泵的檢測上。其中，軸向柱塞泵更是在大型機械設備中占據了關鍵的地位。這些泵在運行的過程中出現的故障有松靴故障、配流盤磨損故障及軸承故障等，這里面又以松靴故障最為普遍。

2.1振動信號的組成和機理分析

就軸向柱塞泵的振動來說，它包括兩個方面的內容：一方面，機械振動主要由柱塞缸體部分旋轉帶動大軸承產生的；另一方面，流體振動的產生是以柱塞腔的周期性液壓沖擊或者氣穴、吸空為基礎的。其中，液壓沖擊引起的振動是軸向柱塞泵振動的主要原因。為此，在對軸向柱塞泵進行故障診斷的時候要重點關注液壓沖擊引起振動的基頻（f=nz/60）及其諧波頻率。另外，伴隨著該故障的發生，會使得柱塞球頭與滑靴套之間的間隙增大，也將伴有柱塞腔內油液壓力的上升。換言之就是，在液壓沖擊逐漸增加的時候，還會使柱塞球頭對滑靴產生強烈沖擊。另外，在該沖擊的影響下還會帶來殼體的振動（附加沖擊振動）。其基頻表達式為f=nz/60，并且在研究附加沖擊振動的基礎上，還能得到軸向柱塞泵是否存在松靴故障以及松靴程度等多方面的重要信息。

2.2振動信號監測位置的確定

就軸向柱塞泵液壓的振動而言，它的發生可以經由三條路徑來達到。第一條途徑為，柱塞、滑靴、斜盤、變量頭；第二條途徑為，缸體到軸承，再到泵殼體；第三條途徑為，缸體到配流盤，再到泵殼體。其中第一條途徑主要反映的是柱塞吸、排油腔的液壓沖擊產生的振動和滑靴，而第二、三條途徑反映的則是所有軸承和組件的運轉情況。我們要研究的松靴故障則主要出現在第一條路徑傳送的過程中。由于該故障的附加沖擊振動主要是通過第一條途徑而到達軸向柱塞泵變量頭上去的，為此，該位置就是最佳的檢測部位。

3設備裂紋故障監測和診斷技術的應用

在煤礦機械故障診斷領域中，設備裂紋故障的監測和診斷技術也是極為關鍵和不容忽視的。下面我們將具體介紹裂紋產生的一些主要原因及傳統的診斷方式，并就該診斷的發展趨勢和核心技術進行簡要的探討。

3.1裂紋故障簡介

由于很多的機器零件都是由金屬材料制成的，它們又是在不一樣的載荷及環境下進行工作的。為此，就會出現眾多的機件失效形式（過量彈性變形、過量塑性變形、磨損和斷裂等）。其中，最為嚴重的就要屬斷裂失效了，該故障直接關系著安全事故的發生和經濟的損失。調查研究發現，斷裂失效的過程是在宏觀裂紋的擴展下產生的，該裂紋有可能屬于工藝裂紋（冶金缺陷、鑄造裂紋、鍛造裂紋、焊接裂紋、淬火裂紋和磨削裂紋等）的范疇，也有可能屬于使用裂紋（疲勞裂紋和腐蝕裂紋）的領域。以往在檢測這些裂紋的時候，我們常使用的方法有觀察法、聽響法、測量法和液壓試驗法。

3.2無損檢測技術

就無損檢驗來說，它要求整個檢驗過程不能對零件、構件和材料有絲毫的破壞，要確保它們的形狀、尺寸、成分及性能。通常使用的方法是物理和化學的措施來對其進行缺陷和物理性能的檢測。現如今，我國已經投入使用的靜態裂紋診斷的無損檢測方法包括有超聲波、液體滲透著色、磁粉、射線、渦流、微波和綜合探傷法等。

3.3設備裂紋缺陷診斷的現代技術和發展趨勢

設備裂紋監測與故障診斷技術的研究對象是那些在工作中相對來說較為復雜并且也非常關鍵的設備，另外，該技術的應用必須建立在高新技術的基礎上，并且還要掌握和融合多種工程技術系統設備及領域，該技術具備著極強的工程應用性。伴隨著各相關技術的廣泛普及和其應用研究的日益深入，已經為我國煤礦機械設備故障診斷技術指明了發展方向（傳感器的精密化、多維化、診斷理論；診斷模型的多元化；診斷技術的智能化），具體來說為：

3.3.1設備裂紋缺陷診斷方法的融合。就現如今的診斷方法來說，我們正在逐漸擺脫單一性質技術診斷的禁錮，并全面應用上了多參數、多故障的綜合有效診斷方法，并且該診斷方法所應用的信息是極為普遍的，無論是噪聲、振動、應力，還是射線都可以作為診斷的依據。此外，我們也在逐步研究一種新的措施，以便脫離原來的基于快速傅立葉變換的設備信號分析技術。

3.3.2多元傳感器信息的融合及虛擬儀器技術。目前，我們對一些較為復雜的設備系統的要求也在不斷增強，為此，需要應用到眾多的傳感器來檢測運行的設備，以便能夠得到更為全面、準確的診斷結果。此時就誕生了虛擬儀器技術，該技術涵蓋了計算機圖形技術、計算機仿真技術、傳感技術、顯示技術等多個領域，具備著周期短、資金少、擴展性強和應用簡單等多個優點。另外，它還具備著極高的經濟效益，為故障診斷技術的前進和發展提供了良好的施展平臺。

3.3.3智能BIT技術研究與應用。該技術為系統和設備內部提供了故障檢測和隔離的自動測試能力，改革和完善了原有技術在最優化設計、信息獲取、分析處理和綜合決策等方面的缺陷。它為裝備測試和實用效能的增強奠定了基礎。這些主要依靠的是該技術所具備的智能設計、智能檢測、智能診斷與智能決策等眾多優勢。

3.3.4基于網絡的分布式故障診斷系統。現有設備裂紋故障診斷方法的應用并不是最為有效、準確的，我們通過研究分析發現，遠程分布式設備監測與故障診斷系統能夠在一定程度上解決傳統方法中存在的問題和缺陷（單機操作形式、不支持在線監視等）。

4結語

總而言之，在現如今這個技術不斷發展，資源日益緊缺的環境下，煤炭資源的進一步開發和利用就顯得尤為重要。這時，該工程所運用到的煤炭機械設備就是提供保障的關鍵因素，需要得到不斷改革和完善，注重其可靠性、可用性、可維修性、經濟性及安全性等方面的強化。換言之就是，要求我們逐漸將精力放到機械狀態監測和故障監測診斷技術中去，以便為煤炭事業的前進和發展奠定堅實的基礎。

作者：郭自文馬軍祁剛李慧單位：神華寧夏煤業集團礦山機械制造維修分公司