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摘要：目前煤礦企業(yè)在實(shí)際管理中，機(jī)電設(shè)備管理和維修工作多數(shù)仍停留在傳統(tǒng)靠人盯防的事后維修和計(jì)劃維修階段，這種設(shè)備管理模式已經(jīng)越來越不適應(yīng)新形勢(shì)下煤礦設(shè)備管理的需求。煤礦探索對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析及故障診斷，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行隱患早發(fā)現(xiàn)、早處理，將故障隱患和性能狀態(tài)劣化消滅在萌芽狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備按需維修、應(yīng)修必修，保持機(jī)電設(shè)備高效良性狀態(tài)，減少或避免嚴(yán)重故障或造成重大事故，提高設(shè)備智能化和管理水平，是今后煤礦機(jī)電設(shè)備管理和維修的主要手段和策略。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電設(shè)備；維修管理；狀態(tài)檢測(cè)；探討

一、機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)策略的新階段

設(shè)備維修是煤礦機(jī)電設(shè)備管理的主要任務(wù)，目的在于保持、恢復(fù)以及提升設(shè)備技術(shù)性能，保障機(jī)電設(shè)備安全高效運(yùn)行。從歷史看，煤礦機(jī)電設(shè)備的維修從無到有，先后經(jīng)歷了事后故障維修、預(yù)防性計(jì)劃維修等階段，到依靠現(xiàn)代設(shè)備智能診斷和信息化技術(shù)的預(yù)知維修階段，每個(gè)階段都有不同的策略和特點(diǎn)。

（一）故障（事后）維修階段故障維修屬于事后維修，故障維修在設(shè)備停車之后，允許機(jī)器出現(xiàn)故障。策略是以修為主，修理或更換損壞的零件。這種模式存在設(shè)備維修不足，維修工作經(jīng)常處于不可預(yù)知性和突發(fā)性應(yīng)急狀態(tài)，備件庫(kù)存要求高，維修人員疲于應(yīng)付，這是由當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件所決定的。

（二）預(yù)防（計(jì)劃）維修階段預(yù)防維修是在故障維修的基礎(chǔ)上，按照運(yùn)行時(shí)間預(yù)設(shè)間隔進(jìn)行維修，主要策略以保養(yǎng)為主、修理為輔，爭(zhēng)取在問題發(fā)生前修理或更換受損部件。具有強(qiáng)制性和計(jì)劃性，要求維修活動(dòng)有足夠的技能和時(shí)間保證。其反映的是人的維修管理經(jīng)驗(yàn)，而裝備的實(shí)際狀態(tài)在維修計(jì)劃中體現(xiàn)不足，但個(gè)性化的人為因素影響大，造成計(jì)劃超前或滯后，導(dǎo)致維修過剩或維修不足。

（三）預(yù)知（狀態(tài)）維修階段預(yù)知維修屬于預(yù)防性維修范疇，不同點(diǎn)在于預(yù)知維修是以裝備的運(yùn)行狀態(tài)和特征參量監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，以系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)和性能評(píng)估的結(jié)果為依據(jù)而采取的維修策略。在維修實(shí)踐中，人們先后將系統(tǒng)論、控制論、信息論、可靠性理論、故障物理理論以及電學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)等與設(shè)備狀態(tài)信息控制和維修實(shí)戰(zhàn)相結(jié)合，提出了設(shè)備綜合工程學(xué)、“全員管理”（TPM）等理論，通過主動(dòng)對(duì)機(jī)電設(shè)備狀態(tài)（振動(dòng)、油質(zhì)、聲音、微粒、腐蝕）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備故障診斷技術(shù)定量分析，判斷設(shè)備及部件功能劣化的規(guī)律，系統(tǒng)地選擇設(shè)備或部件維修的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和維修方案。預(yù)知維修針對(duì)設(shè)備實(shí)際狀態(tài)和功能發(fā)展趨勢(shì)，目的在于發(fā)揮設(shè)備最大效能，減少維修費(fèi)用，把災(zāi)難性故障風(fēng)險(xiǎn)降到最低，減少備件庫(kù)存。預(yù)知維修突出應(yīng)修必修、修必修好理念，具有實(shí)時(shí)性、針對(duì)性和科學(xué)性；缺點(diǎn)是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)會(huì)存在一定的正確性風(fēng)險(xiǎn)。

二、實(shí)施預(yù)知維修在煤礦機(jī)電設(shè)備管理中的必要性

伴隨著煤礦現(xiàn)代化建設(shè)和產(chǎn)能的不斷提升，礦井提升運(yùn)輸、通風(fēng)排水、采掘等設(shè)備的大型化、集成化、智能化水平大幅度提高。這些裝備通常都由復(fù)雜的功能單元組成，每個(gè)功能單元都可能發(fā)生故障，且因部件個(gè)體壽命各不相同，運(yùn)行性能的劣化趨勢(shì)不一，使得越是復(fù)雜的設(shè)備發(fā)生故障的必然性和不確定性就越強(qiáng)。同時(shí)，由煤礦連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)決定，關(guān)鍵設(shè)備一旦發(fā)生故障，處理和恢復(fù)難度大、周期長(zhǎng)，勢(shì)必造成重大影響和經(jīng)濟(jì)損失。采用傳統(tǒng)的維修策略已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展要求，難以完成設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和早期預(yù)警維修，制約系統(tǒng)設(shè)備的產(chǎn)能發(fā)揮，甚至造成不必要的停機(jī)或不可接受的事故后果。一般來說，設(shè)備的潛在缺陷會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)演變進(jìn)而發(fā)展成故障，在常態(tài)下設(shè)備的潛在缺陷又往往不容易被人們發(fā)現(xiàn)，就可能會(huì)造成維護(hù)處理不及時(shí)，最終導(dǎo)致設(shè)備故障、發(fā)生事故。實(shí)際工作中，人們對(duì)諸如灰塵、磨損、松動(dòng)、異響、傷痕與變形等潛在缺陷不重視，而任由其長(zhǎng)期存在逐漸演變、擴(kuò)展、相互重疊影響，最后導(dǎo)致故障或突發(fā)事故。現(xiàn)代設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和故障診斷技術(shù)的發(fā)展，使得設(shè)備的潛在缺陷表面化和易顯化，從而使人們做到對(duì)設(shè)備故障能夠早發(fā)現(xiàn)、早診斷和早預(yù)防，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知維修。實(shí)施預(yù)知維修可以對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，按需維修、精準(zhǔn)預(yù)防，避免維修的不足或過剩。生產(chǎn)中維修不足將導(dǎo)致裝備運(yùn)行狀況劣化，維修過剩將增加不必要的停機(jī)，影響裝備的有效運(yùn)行時(shí)間，都是不可取的。建立符合煤礦生產(chǎn)需要的設(shè)備維修預(yù)控體系，能夠?qū)υO(shè)備變化情況和不良后果超前判斷，采取事前維修，確保設(shè)備完好和生產(chǎn)的順利進(jìn)行，使設(shè)備處于良性受控狀態(tài)。預(yù)知性維修的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷通常針對(duì)間接特征參量，可在運(yùn)行過程中或不拆卸設(shè)備的情況下進(jìn)行，安全可靠性顯著提升，優(yōu)點(diǎn)明顯。首先，預(yù)知性維修減少了人們接觸現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的機(jī)會(huì)，提高了檢修作業(yè)人員的作業(yè)安全；其次，預(yù)知維修目的明確，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)防、按需檢修，減少現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)和檢修頻次，防止設(shè)備的欠修或過修，最大限度降低設(shè)備維修費(fèi)用；再者，通過預(yù)知維修能保證設(shè)備常處于完好狀態(tài)，并可以延長(zhǎng)設(shè)備零部件的使用壽命；此外，預(yù)知維修是以儀器監(jiān)測(cè)結(jié)果為依據(jù)，反映問題客觀，最大程度地避免了人為因素，其準(zhǔn)確性和合理性較強(qiáng)。因此，基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的預(yù)知維修取代以時(shí)間為基礎(chǔ)的預(yù)防性維修，優(yōu)化維修決策過程，是新時(shí)期煤礦機(jī)電設(shè)備管理維修的發(fā)展方向和必然選擇，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

三、預(yù)知維修的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)

實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷是實(shí)施預(yù)知維修的基礎(chǔ)和前提，監(jiān)測(cè)和診斷內(nèi)容包括：利用傳感器、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等及時(shí)準(zhǔn)確地在線采集設(shè)備運(yùn)行或相對(duì)靜止的狀態(tài)信息和特征參量，進(jìn)行大數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用，將其變化情況或征兆與常規(guī)和故障模式比較，定量識(shí)別設(shè)備及其零部件的技術(shù)狀態(tài)，并預(yù)測(cè)設(shè)備異常或故障的性質(zhì)和原因及產(chǎn)生不良后果的可能性，評(píng)估設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和生命周期，診斷潛在故障的部位和類型，優(yōu)化維修決策流程，在最有利維修時(shí)機(jī)進(jìn)行快速合理有效維修，使設(shè)備運(yùn)行在受控狀態(tài)，避免或減少事故，保證設(shè)備高效運(yùn)行。

（一）振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的原因在于設(shè)計(jì)制造、安裝調(diào)試、運(yùn)行缺陷和環(huán)境等因素影響，它的存在勢(shì)必會(huì)引起結(jié)構(gòu)損傷和材料疲勞，能夠在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生并迅速擴(kuò)大導(dǎo)致事故。機(jī)械振動(dòng)是設(shè)備故障特征信息的有效載體，有確定性振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)。利用振動(dòng)傳感器及分析儀能方便地獲得關(guān)鍵傳動(dòng)部件振動(dòng)的位移量、速度和加速度，并制作頻譜圖，分析振動(dòng)的程度及產(chǎn)生的原因和振源。傳感器通常有壓電加速度傳感器、磁電速度傳感器和渦流位移傳感器。前兩者屬于無源能量轉(zhuǎn)換型傳感器，它與振動(dòng)的加速度成正比。后者為有源非接觸式能量控制型傳感器，可測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸系的振動(dòng)、軸向位移及轉(zhuǎn)數(shù)，具有在線性和無損性。通常煤礦提升機(jī)、主通風(fēng)機(jī)、高強(qiáng)膠帶機(jī)等大型電機(jī)軸伸端、減速機(jī)輸入輸出軸、滾筒或天輪主軸端軸承等關(guān)鍵傳動(dòng)部位是監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)，根據(jù)振動(dòng)烈度量級(jí)和設(shè)備的不同分類確定其是否容許運(yùn)行或停機(jī)檢修，出具診斷報(bào)告、報(bào)警提示和數(shù)據(jù)。

（二）噪聲測(cè)量噪聲屬于由不規(guī)則的機(jī)械振動(dòng)在空氣中所引起的振動(dòng)波。設(shè)備在正常條件下，所輻射的聲功率是恒定的量，能客觀地表征機(jī)器噪聲源的特性，通常作為機(jī)電設(shè)備運(yùn)行性能維護(hù)的指標(biāo)之一。噪聲測(cè)量?jī)x器分為把聲壓的變化轉(zhuǎn)變成膜片振動(dòng)的傳聲器和對(duì)聲級(jí)進(jìn)行頻譜分析并記錄噪聲時(shí)間特性的聲級(jí)計(jì)。通過噪聲監(jiān)測(cè)，根據(jù)噪聲信號(hào)的特征量值比較設(shè)定故障限值，通過對(duì)噪聲信號(hào)的頻譜分析識(shí)別故障的性質(zhì)、發(fā)生的部位以及嚴(yán)重程度。

（三）溫度測(cè)量測(cè)溫儀表有接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫裝置兩種。非接觸式主要是紅外線測(cè)溫儀和紅外線熱像儀，能夠測(cè)量溫度在物體表面或空間的分布情況。能將物體的溫度分布轉(zhuǎn)換成圖像，以更為直觀、形象的熱圖顯示出來。具有非接觸測(cè)量、反映速度快、靈敏度高、溫度測(cè)量范圍廣等特點(diǎn)。經(jīng)常與振動(dòng)監(jiān)測(cè)聯(lián)合布置，通過測(cè)溫測(cè)量可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)軸承損壞、流體系統(tǒng)故障、發(fā)熱異常、保溫材料損壞、電器元件故障、機(jī)件內(nèi)部缺陷、裂紋探測(cè)等。

（四）光譜分析技術(shù)生產(chǎn)中利用多元素油料分析光譜儀，對(duì)油液中20多種元素及其濃度進(jìn)行分析，根據(jù)油液中的元素和其來源判斷故障性質(zhì)，如元素來自摩擦則說明這種元素是由于磨損而產(chǎn)生的，再根據(jù)各摩擦材料準(zhǔn)確判斷產(chǎn)生磨損元素的具體位置。

（五）鐵譜技術(shù)鐵譜技術(shù)可以直接觀測(cè)油脂中金屬顆粒，利用磁場(chǎng)將懸浮于潤(rùn)滑油液中的金屬磨損微粒與潤(rùn)滑油分離開來，借助光學(xué)顯微鏡或掃描電子顯微鏡對(duì)微粒檢測(cè)分析，通過對(duì)其形態(tài)、大小、顏色、數(shù)量、表面形狀和分布特征，判斷機(jī)件的磨損狀態(tài)和來源，對(duì)設(shè)備的潤(rùn)滑情況和磨損狀態(tài)作出診斷，找出設(shè)備磨損故障的部位、原因和污染來源。以保障正常運(yùn)轉(zhuǎn)、消除事故根源，降低設(shè)備故障及失效地發(fā)生。同時(shí)提高設(shè)備利用率，延長(zhǎng)潤(rùn)滑油脂更換周期和設(shè)備壽命。

（六）無損探傷技術(shù)裂紋是機(jī)器零部件最嚴(yán)重的缺陷，可能在原材料生產(chǎn)、零部件加工以及設(shè)備使用等各個(gè)階段產(chǎn)生。探傷方法有光學(xué)檢測(cè)法、滲透探測(cè)法、磁粉探測(cè)法、射線探測(cè)法、超聲波探測(cè)法、渦流探測(cè)法和聲發(fā)射探測(cè)法等。如超聲波和射線探傷技術(shù)，利用超聲波儀從被探件表面探測(cè)時(shí)，聲波儀規(guī)律性的波紋發(fā)生不正常的扭曲，則說明被探件有內(nèi)傷。通常對(duì)提升絞車等大型、關(guān)鍵設(shè)備主軸及車輛、罐斗等連接懸掛裝置、主扇軸及葉柄、鋼絲繩和膠帶繩芯及重要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、銷軸等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。磁粉探測(cè)則利用磁粉的液體混合物刷在探件表面，將探件置于穩(wěn)定的磁場(chǎng)中，磁粉就呈現(xiàn)出規(guī)律性走向。如果局部磁粉走向發(fā)生異常，則說明探件表面有裂縫。這些已被廣泛應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)實(shí)際中。

（七）電氣診斷技術(shù)通過在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及運(yùn)行維護(hù)記錄等，診斷電氣設(shè)備可能出現(xiàn)的潛伏性故障，并作出故障的趨勢(shì)預(yù)報(bào)，確定影響維修的主要指標(biāo)屬性或目標(biāo)。

四、煤礦實(shí)施設(shè)備預(yù)知維修管理的策略

（一）實(shí)施預(yù)知維修應(yīng)遵循的原則在煤礦機(jī)電設(shè)備管理中實(shí)施預(yù)知維修策略，需要在管理層和決策層建立和遵循以下的原則：（1）設(shè)備存在缺陷和異常是能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)的；（2）可預(yù)見的管理造成的故障停機(jī)，都必須采取措施；（3）絕大多數(shù)停機(jī)故障是可預(yù)見和可避免的。

（二）設(shè)備預(yù)知維修的實(shí)施策略1.統(tǒng)一思想，提高認(rèn)識(shí)，轉(zhuǎn)變維修管理理念目前不少煤礦建立了自動(dòng)化、信息化監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件環(huán)境，但在管理上仍采用傳統(tǒng)檢修維護(hù)模式，在責(zé)任單位的管理責(zé)任、主體意識(shí)中，都缺少對(duì)設(shè)備進(jìn)行全生命周期性能和狀態(tài)預(yù)防維護(hù)的管理意識(shí)。首先，要求責(zé)任部門和單位主動(dòng)承擔(dān)相應(yīng)狀態(tài)管理的職責(zé)，變被動(dòng)維修為主動(dòng)維修。其次，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員要轉(zhuǎn)變觀念，增強(qiáng)生產(chǎn)工藝響應(yīng)能力、設(shè)備狀態(tài)綜合判斷能力和現(xiàn)場(chǎng)維修處置能力。這樣，上下一致達(dá)成共識(shí)，在系統(tǒng)和裝備設(shè)計(jì)、改造、運(yùn)行和維護(hù)上認(rèn)真貫徹，積極將“狀態(tài)預(yù)防”和“按需維修”思維注入日常管理中，穩(wěn)步推進(jìn)預(yù)知維修工作不斷進(jìn)步和規(guī)范化。2.通過配套健全制度搭建管理基礎(chǔ)首先，礦井應(yīng)制定和預(yù)知維修相配套的制度、工作流程和實(shí)施方案，編制相對(duì)應(yīng)的技術(shù)規(guī)范、作業(yè)指導(dǎo)書、技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和記錄，以支持工作的開展，強(qiáng)化過程控制，對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)分析問責(zé)，避免預(yù)知維修活動(dòng)成為隨機(jī)性工作。其次，對(duì)于規(guī)范故障缺陷、圖紙檔案、設(shè)備臺(tái)賬等相關(guān)資料的收集，每月應(yīng)及時(shí)總結(jié)歸檔。再次，全面推行設(shè)備點(diǎn)檢制度，定人、定機(jī)、定點(diǎn)檢內(nèi)容、定點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)備點(diǎn)檢工作具體化、規(guī)范化。最后，由責(zé)任單位按照所收集的分管機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行信息、故障信息和先期征兆等，按其性質(zhì)、程度和主次，制定有目的的修理計(jì)劃，做到精準(zhǔn)檢修、應(yīng)修必修、預(yù)知維修。3.建立適合預(yù)知維修的點(diǎn)檢管理途徑實(shí)行預(yù)知維修的前提是要準(zhǔn)確掌握設(shè)備的技術(shù)性能狀態(tài)，最有效的途徑是設(shè)備點(diǎn)檢。所謂點(diǎn)檢就是將設(shè)備可能出現(xiàn)問題的部位，設(shè)定成若干點(diǎn)，規(guī)定出點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)檢周期和點(diǎn)檢方法。因此，煤礦決策層要設(shè)立設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，要準(zhǔn)確掌握主要設(shè)備的技術(shù)狀況，并對(duì)執(zhí)行層的設(shè)備維修給予指導(dǎo)。作為執(zhí)行層的重要單位需要健全設(shè)備點(diǎn)檢管理網(wǎng)絡(luò)，安排專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任專職點(diǎn)檢人員，由設(shè)備操作工和維修工進(jìn)行日常點(diǎn)檢、檢修和應(yīng)急處置培訓(xùn)，以降低設(shè)備的故障停機(jī)率。4.強(qiáng)化技術(shù)人員專業(yè)素質(zhì)培訓(xùn)首先，企業(yè)應(yīng)針對(duì)設(shè)備保全員的技術(shù)培訓(xùn)加大資金投入，穩(wěn)定維修隊(duì)伍，尤其保持技術(shù)骨干隊(duì)伍穩(wěn)定，大膽培養(yǎng)和啟用新人，培養(yǎng)他們先進(jìn)理念和技能；其次，分層次、分階段地進(jìn)行宣貫與必要培訓(xùn)，轉(zhuǎn)變?nèi)w職工觀念，明確參與檢修人員的作用與責(zé)任；最后，通過理論和實(shí)訓(xùn)，開展深層次、全方位的業(yè)務(wù)技術(shù)培訓(xùn)，培養(yǎng)具備高素質(zhì)的復(fù)合型人才，為預(yù)知維修工作的深入持續(xù)打下堅(jiān)實(shí)的人力資源基礎(chǔ)。

五、結(jié)語

基于設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的預(yù)知維修管理模式，要努力實(shí)現(xiàn)煤礦大型關(guān)鍵機(jī)電設(shè)備的精準(zhǔn)維修、按需檢修，保障設(shè)備性能處于良好狀態(tài)，杜絕欠修或過修。在維修管理中，應(yīng)延長(zhǎng)設(shè)備或主要部件的生命周期，提高機(jī)電設(shè)備和系統(tǒng)的安全可靠性，避免機(jī)電設(shè)備意外停機(jī)的次數(shù)和重大事故的發(fā)生，從而節(jié)約設(shè)備維修費(fèi)用，保障機(jī)電設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)備維修管理的科學(xué)化、規(guī)范化、信息化，提高煤礦機(jī)電設(shè)備管理水平。

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作者：劉昶乾 單位：平頂山天安煤業(yè)股份有限公司八礦