狀態監測下的煤礦機電設備維修管理范文

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摘要：目前煤礦企業在實際管理中，機電設備管理和維修工作多數仍停留在傳統靠人盯防的事后維修和計劃維修階段，這種設備管理模式已經越來越不適應新形勢下煤礦設備管理的需求。煤礦探索對設備進行狀態監測、數據分析及故障診斷，對設備的運行隱患早發現、早處理，將故障隱患和性能狀態劣化消滅在萌芽狀態，實現設備按需維修、應修必修，保持機電設備高效良性狀態，減少或避免嚴重故障或造成重大事故，提高設備智能化和管理水平，是今后煤礦機電設備管理和維修的主要手段和策略。

關鍵詞：煤礦機電設備；維修管理；狀態檢測；探討

一、機電設備維修技術策略的新階段

設備維修是煤礦機電設備管理的主要任務，目的在于保持、恢復以及提升設備技術性能，保障機電設備安全高效運行。從歷史看，煤礦機電設備的維修從無到有，先后經歷了事后故障維修、預防性計劃維修等階段，到依靠現代設備智能診斷和信息化技術的預知維修階段，每個階段都有不同的策略和特點。

（一）故障（事后）維修階段故障維修屬于事后維修，故障維修在設備停車之后，允許機器出現故障。策略是以修為主，修理或更換損壞的零件。這種模式存在設備維修不足，維修工作經常處于不可預知性和突發性應急狀態，備件庫存要求高，維修人員疲于應付，這是由當時的技術條件所決定的。

（二）預防（計劃）維修階段預防維修是在故障維修的基礎上，按照運行時間預設間隔進行維修，主要策略以保養為主、修理為輔，爭取在問題發生前修理或更換受損部件。具有強制性和計劃性，要求維修活動有足夠的技能和時間保證。其反映的是人的維修管理經驗，而裝備的實際狀態在維修計劃中體現不足，但個性化的人為因素影響大，造成計劃超前或滯后，導致維修過剩或維修不足。

（三）預知（狀態）維修階段預知維修屬于預防性維修范疇，不同點在于預知維修是以裝備的運行狀態和特征參量監測為基礎，以系統故障預測和性能評估的結果為依據而采取的維修策略。在維修實踐中，人們先后將系統論、控制論、信息論、可靠性理論、故障物理理論以及電學、聲學、熱學等與設備狀態信息控制和維修實戰相結合，提出了設備綜合工程學、“全員管理”（TPM）等理論，通過主動對機電設備狀態（振動、油質、聲音、微粒、腐蝕）監測數據和設備故障診斷技術定量分析，判斷設備及部件功能劣化的規律，系統地選擇設備或部件維修的時間節點和維修方案。預知維修針對設備實際狀態和功能發展趨勢，目的在于發揮設備最大效能，減少維修費用，把災難性故障風險降到最低，減少備件庫存。預知維修突出應修必修、修必修好理念，具有實時性、針對性和科學性；缺點是監測系統評價會存在一定的正確性風險。

二、實施預知維修在煤礦機電設備管理中的必要性

伴隨著煤礦現代化建設和產能的不斷提升，礦井提升運輸、通風排水、采掘等設備的大型化、集成化、智能化水平大幅度提高。這些裝備通常都由復雜的功能單元組成，每個功能單元都可能發生故障，且因部件個體壽命各不相同，運行性能的劣化趨勢不一，使得越是復雜的設備發生故障的必然性和不確定性就越強。同時，由煤礦連續生產的特點決定，關鍵設備一旦發生故障，處理和恢復難度大、周期長，勢必造成重大影響和經濟損失。采用傳統的維修策略已經遠遠落后現代技術發展要求，難以完成設備狀態監測和早期預警維修，制約系統設備的產能發揮，甚至造成不必要的停機或不可接受的事故后果。一般來說，設備的潛在缺陷會在一定時間內演變進而發展成故障，在常態下設備的潛在缺陷又往往不容易被人們發現，就可能會造成維護處理不及時，最終導致設備故障、發生事故。實際工作中，人們對諸如灰塵、磨損、松動、異響、傷痕與變形等潛在缺陷不重視，而任由其長期存在逐漸演變、擴展、相互重疊影響，最后導致故障或突發事故。現代設備狀態監測技術和故障診斷技術的發展，使得設備的潛在缺陷表面化和易顯化，從而使人們做到對設備故障能夠早發現、早診斷和早預防，實現設備的預知維修。實施預知維修可以對機電設備運行狀態進行監測和分析，按需維修、精準預防，避免維修的不足或過剩。生產中維修不足將導致裝備運行狀況劣化，維修過剩將增加不必要的停機，影響裝備的有效運行時間，都是不可取的。建立符合煤礦生產需要的設備維修預控體系，能夠對設備變化情況和不良后果超前判斷，采取事前維修，確保設備完好和生產的順利進行，使設備處于良性受控狀態。預知性維修的狀態監測和故障診斷通常針對間接特征參量，可在運行過程中或不拆卸設備的情況下進行，安全可靠性顯著提升，優點明顯。首先，預知性維修減少了人們接觸現場運轉設備的機會，提高了檢修作業人員的作業安全；其次，預知維修目的明確，可以實現精準預防、按需檢修，減少現場設備的預防性試驗和檢修頻次，防止設備的欠修或過修，最大限度降低設備維修費用；再者，通過預知維修能保證設備常處于完好狀態，并可以延長設備零部件的使用壽命；此外，預知維修是以儀器監測結果為依據，反映問題客觀，最大程度地避免了人為因素，其準確性和合理性較強。因此，基于狀態監測的預知維修取代以時間為基礎的預防性維修，優化維修決策過程，是新時期煤礦機電設備管理維修的發展方向和必然選擇，具有十分重要的現實意義。

三、預知維修的設備狀態監測和故障診斷技術

實現對設備進行狀態監測和故障診斷是實施預知維修的基礎和前提，監測和診斷內容包括：利用傳感器、計算機和網絡技術等及時準確地在線采集設備運行或相對靜止的狀態信息和特征參量，進行大數據挖掘應用，將其變化情況或征兆與常規和故障模式比較，定量識別設備及其零部件的技術狀態，并預測設備異常或故障的性質和原因及產生不良后果的可能性，評估設備的運行狀態和生命周期，診斷潛在故障的部位和類型，優化維修決策流程，在最有利維修時機進行快速合理有效維修，使設備運行在受控狀態，避免或減少事故，保證設備高效運行。

（一）振動監測技術機械振動產生的原因在于設計制造、安裝調試、運行缺陷和環境等因素影響，它的存在勢必會引起結構損傷和材料疲勞，能夠在相當短的時間內產生并迅速擴大導致事故。機械振動是設備故障特征信息的有效載體，有確定性振動和隨機振動。利用振動傳感器及分析儀能方便地獲得關鍵傳動部件振動的位移量、速度和加速度，并制作頻譜圖，分析振動的程度及產生的原因和振源。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換型傳感器，它與振動的加速度成正比。后者為有源非接觸式能量控制型傳感器，可測量旋轉軸系的振動、軸向位移及轉數，具有在線性和無損性。通常煤礦提升機、主通風機、高強膠帶機等大型電機軸伸端、減速機輸入輸出軸、滾筒或天輪主軸端軸承等關鍵傳動部位是監測的重點，根據振動烈度量級和設備的不同分類確定其是否容許運行或停機檢修，出具診斷報告、報警提示和數據。

（二）噪聲測量噪聲屬于由不規則的機械振動在空氣中所引起的振動波。設備在正常條件下，所輻射的聲功率是恒定的量，能客觀地表征機器噪聲源的特性，通常作為機電設備運行性能維護的指標之一。噪聲測量儀器分為把聲壓的變化轉變成膜片振動的傳聲器和對聲級進行頻譜分析并記錄噪聲時間特性的聲級計。通過噪聲監測，根據噪聲信號的特征量值比較設定故障限值，通過對噪聲信號的頻譜分析識別故障的性質、發生的部位以及嚴重程度。

（三）溫度測量測溫儀表有接觸式測溫和非接觸式測溫裝置兩種。非接觸式主要是紅外線測溫儀和紅外線熱像儀，能夠測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換成圖像，以更為直觀、形象的熱圖顯示出來。具有非接觸測量、反映速度快、靈敏度高、溫度測量范圍廣等特點。經常與振動監測聯合布置，通過測溫測量可實現檢測軸承損壞、流體系統故障、發熱異常、保溫材料損壞、電器元件故障、機件內部缺陷、裂紋探測等。

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

（五）鐵譜技術鐵譜技術可以直接觀測油脂中金屬顆粒，利用磁場將懸浮于潤滑油液中的金屬磨損微粒與潤滑油分離開來，借助光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡對微粒檢測分析，通過對其形態、大小、顏色、數量、表面形狀和分布特征，判斷機件的磨損狀態和來源，對設備的潤滑情況和磨損狀態作出診斷，找出設備磨損故障的部位、原因和污染來源。以保障正常運轉、消除事故根源，降低設備故障及失效地發生。同時提高設備利用率，延長潤滑油脂更換周期和設備壽命。

（六）無損探傷技術裂紋是機器零部件最嚴重的缺陷，可能在原材料生產、零部件加工以及設備使用等各個階段產生。探傷方法有光學檢測法、滲透探測法、磁粉探測法、射線探測法、超聲波探測法、渦流探測法和聲發射探測法等。如超聲波和射線探傷技術，利用超聲波儀從被探件表面探測時，聲波儀規律性的波紋發生不正常的扭曲，則說明被探件有內傷。通常對提升絞車等大型、關鍵設備主軸及車輛、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結構、銷軸等進行監測。磁粉探測則利用磁粉的液體混合物刷在探件表面，將探件置于穩定的磁場中，磁粉就呈現出規律性走向。如果局部磁粉走向發生異常，則說明探件表面有裂縫。這些已被廣泛應用到煤礦生產實際中。

（七）電氣診斷技術通過在線監測數據以及運行維護記錄等，診斷電氣設備可能出現的潛伏性故障，并作出故障的趨勢預報，確定影響維修的主要指標屬性或目標。

四、煤礦實施設備預知維修管理的策略

（一）實施預知維修應遵循的原則在煤礦機電設備管理中實施預知維修策略，需要在管理層和決策層建立和遵循以下的原則：（1）設備存在缺陷和異常是能夠被及時發現的；（2）可預見的管理造成的故障停機，都必須采取措施；（3）絕大多數停機故障是可預見和可避免的。

（二）設備預知維修的實施策略1.統一思想，提高認識，轉變維修管理理念目前不少煤礦建立了自動化、信息化監控系統的軟、硬件環境，但在管理上仍采用傳統檢修維護模式，在責任單位的管理責任、主體意識中，都缺少對設備進行全生命周期性能和狀態預防維護的管理意識。首先，要求責任部門和單位主動承擔相應狀態管理的職責，變被動維修為主動維修。其次，現場維護人員要轉變觀念，增強生產工藝響應能力、設備狀態綜合判斷能力和現場維修處置能力。這樣，上下一致達成共識，在系統和裝備設計、改造、運行和維護上認真貫徹，積極將“狀態預防”和“按需維修”思維注入日常管理中，穩步推進預知維修工作不斷進步和規范化。2.通過配套健全制度搭建管理基礎首先，礦井應制定和預知維修相配套的制度、工作流程和實施方案，編制相對應的技術規范、作業指導書、技術規范、標準和記錄，以支持工作的開展，強化過程控制，對出現的問題及時分析問責，避免預知維修活動成為隨機性工作。其次，對于規范故障缺陷、圖紙檔案、設備臺賬等相關資料的收集，每月應及時總結歸檔。再次，全面推行設備點檢制度，定人、定機、定點檢內容、定點檢標準，使設備點檢工作具體化、規范化。最后，由責任單位按照所收集的分管機電設備的運行信息、故障信息和先期征兆等，按其性質、程度和主次，制定有目的的修理計劃，做到精準檢修、應修必修、預知維修。3.建立適合預知維修的點檢管理途徑實行預知維修的前提是要準確掌握設備的技術性能狀態，最有效的途徑是設備點檢。所謂點檢就是將設備可能出現問題的部位，設定成若干點，規定出點檢標準、點檢周期和點檢方法。因此，煤礦決策層要設立設備狀態監測機構，要準確掌握主要設備的技術狀況，并對執行層的設備維修給予指導。作為執行層的重要單位需要健全設備點檢管理網絡，安排專業技術人員擔任專職點檢人員，由設備操作工和維修工進行日常點檢、檢修和應急處置培訓，以降低設備的故障停機率。4.強化技術人員專業素質培訓首先，企業應針對設備保全員的技術培訓加大資金投入，穩定維修隊伍，尤其保持技術骨干隊伍穩定，大膽培養和啟用新人，培養他們先進理念和技能；其次，分層次、分階段地進行宣貫與必要培訓，轉變全體職工觀念，明確參與檢修人員的作用與責任；最后，通過理論和實訓，開展深層次、全方位的業務技術培訓，培養具備高素質的復合型人才，為預知維修工作的深入持續打下堅實的人力資源基礎。

五、結語

基于設備狀態檢測的預知維修管理模式，要努力實現煤礦大型關鍵機電設備的精準維修、按需檢修，保障設備性能處于良好狀態，杜絕欠修或過修。在維修管理中，應延長設備或主要部件的生命周期，提高機電設備和系統的安全可靠性，避免機電設備意外停機的次數和重大事故的發生，從而節約設備維修費用，保障機電設備安全經濟運行，實現設備維修管理的科學化、規范化、信息化，提高煤礦機電設備管理水平。

參考文獻：

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作者：劉昶乾 單位：平頂山天安煤業股份有限公司八礦