煤矿地面机械缺陷检测技术的应用

摘 要：煤矿地面机械煤矿生产系统的重要组成部分，煤矿地面机械主要包括地面提升机械系统、运输系统、排矸系统、选煤系统等，地面机械系统的一个特点是机械系统复杂，容易发生机械故障，给煤矿生产带来安全隐患。文章介绍了一种煤矿地面机械缺陷检修技术的特点、作用及其应用推广。

关键词：煤矿生产；地面机械；无损检测技术；缺陷检测技术

煤矿生产包含两大生产系统，即井下和地面，这两大生产系统的一个具体而明显的共同点就是它们都是通过数量众多、结构复杂、运行有序的煤矿机械来进行的，煤矿地面机械是煤矿地面生产安全运行的关键，加强煤矿地面机械的维护保养对于保障煤矿地面生产系统的安全、高效具有重要的现实意义。在煤矿机械的维护保养中，机械故障检测技术的先进与否则直接决定了煤矿机械的维护保养水平。

无损检测技术是在不损害或不影响煤矿地面机械使用性能的前提下，采用射线、超声、红外、电磁、渗透及涡流等原理技术对煤矿地面机械或部件进行缺陷、故障参数的检测技术，采用该技术能快速对机械的缺陷进行定位、对故障性质、类型、尺寸的分布、变化及时作出判断和评价。机械设备的无损检测技术涉及多学科、多领域的知识和技术，是机械缺陷、故障检测技术的发展趋势。

1 无损检测技术的特点

1.1 检测方法的多样性

无损检测技术融合了多领域的先进技术，应用于国民经济多个部门机械设备的检测。无损检测技术检测方法众多，其中美国国家宇航局认可的就达到70多种，其中主要的有目测检测（VT）、超声检测（UT）、射线检测（RT）、磁粉检测（MT）等。同时，这些方法可以依次使用在同一机械设备的检测上并且不会对检测结果相互干扰，具有良好的互容性。

1.2 检测过程的非破坏性

由于煤矿机械设备大多笨重而且结构复杂，异地检修和拆卸检测都不太现实，无损检测能在不破坏并保持机械设备构件完整的情况下借助机械材料的物理属性发生变化的信息来对机械缺陷或是故障情况进行判断。

1.3 检测数据的可比性

无损检测技术不仅可以对机械设备的缺陷、故障现状进行检测，还可以根据检测数据对机械运行对故障的累计影响进行比较，从而对结构的失效机理进行分析，找到结构的改进方法。

1.4 检测程序的严格性

煤矿机械无损检测的严格性体现在两个方面，一是无损检测需要使用专门的精密、高科技仪器进行，保证检测仪器使用的严格性；二是无损检测一般由专门的技术人员进行，并按照严格的操作规程和表准来进行。这两点保证了检测结果的严谨性。

1.5 检测技术的延伸性

通过煤矿机械的无损检测结果，可以对机械具体缺陷、故障原因进行分析，例如如果是机械产品部件的铸造、冲压、切割等加工工序的原因，可以加大对这些工序的质量监控来尽量避免缺陷、故障的发生。同时，无损检测技术可以实现对机械设备的重要部件进行持续诊断检测，对其使用寿命进行科学评估，进而对部件进行针对、有效的维修、保养，避免过量维护、不足维护。

2 无损检测技术对于煤矿地面机械检修的重要作用

煤矿生产正向着机械化、规模化、自动化发展，机械设备越来越大型化、复杂化，给煤矿机械的维护保养带来现实挑战，而煤矿地面机械的安全又是煤矿安全生产的重中之重，如何将机械故障消灭在萌芽状态以及在故障发生时能迅速组织维修、保障煤矿生产的正常运行成为煤矿地面生产的关键。同时，煤矿地面机械面临严峻的工作环境，恶劣，噪音、粉尘、煤灰等污染严重，对煤矿机械的安全使用形成严重威胁，对机械缺陷、故障的检测造成技术上的困扰。

无损检测技术通过使用不同的先进检测方法，可以对煤矿机械设备进行及时检修、排除故障隐患，极大提高了维修效率和生产效率。无损检测技术对于地面机械的工作环境具有很强的适应性，恶劣的环境对机械缺陷、故障的检测结果几乎没有影响。最后，无损检测技术能够及时、准确检测出机械缺陷、故障部位，并对机械的失效部位定位，提前检测到机械故障的可能发生，避免生产安全事故的发生。

3 无损检测技术在煤矿地面机械设备检测中的应用

无损检测技术在煤矿机械的缺陷和故障检测中应用极为广泛，特别是在煤矿地面机械的缺陷、故障检测中。

首先需要对待检机械设备中的轴、齿轮、变速箱等部件的材质、加工、成型以及缺陷或故障的可能大小、部位进行技术分析，从而确定采用那一种无损检测技术方法。接着是针对缺陷、故障的分析结果，具体应用无损检测方法。例如对于转动轴和动力轴的内部缺陷，一般采用A型脉冲发射超声波探伤仪；对于机械设备焊接处出现的细微开焊、应力损伤等可以采用渗透探测或是磁粉探伤技术进行检测等等。同时，根据缺陷或故障的部位不同，也要对无损探测技术进行区分，例如内部缺陷可以采用超声、微波、声发射、射线、种子照相来进行探测；对于近表面的缺陷一般采用涡流、磁粉检测方法；而对于部件表面的缺陷，尽量使用磁粉、渗透、涡流、超声、红外、声全息、光全息等探测方法。另外，针对不同厚度的部件，也需要对探测方法进行科学选择，这样才能更好的发挥无损检测技术的优势。下表是不同厚度部件无损检测方法的选择参考：

4 煤矿地面机械缺陷检测的其它技术及发展

机械设备缺陷检测的技术方法众多，需要针对不同缺陷、故障类型选择不同的技术方法。煤矿地面机械设备的故障检测技术出了无损检测技术之外，以下几种技术检测方法也经常使用。

4.1 基于系统数学模型的故障检测技术。这种方法通过构造观测器模拟出系统输出，然后将得到的输出值与系统输出值进行比较，从而得到客观、准确的机械故障信息。

4.2 基于非模型的机械故障检测技术。这种方法基于不同的故障信息来源建立起相对应的故障检测方法。例如利用机械系统输出可测信号处理与故障源的相互关系来检测故障、利用机械设备特定事件或是不希望事件与它的各子系统或各部件故障事件之间的故障树对系统故障形成的原因做出详细划分图、利用神经网络原理实现对结构复杂、性能各异的大型煤矿机械进行故障检测、分析、诊断等等。

随着煤矿机械设备所配置的传感器的精密化、多维化，针对机械设备的检测技术模型也越来越多元化，机械设备的检测技术朝着自动化、数字化、智能化和综合化发展。通过提升传感器及检测仪器性能，可以有效提升机械设备检测技术的精准度；通过将检测技术和信号处理技术结合，将检测中接收到的非平稳信号通过小波分析从而提取故障更详细的特征……特别是随着远程网络控制技术的发展，机械设备的故障检测与煤矿基于网络的远程故障诊断与检测系统紧密联系在一起，对各种检测技术的检测数据处理能力提出了新的挑战。

5 结束语

煤矿地面系统作为煤矿重要组成部分，地面机械设备的安全运行直接关系到煤矿生产的安全。煤矿地面机械具有大型化、精密化、自动化等基本特征，加强对地面机械的检测维修是保障煤矿地面生产的关键。无损检测技术作为主要的机械设备缺陷、故障检测技术在煤矿中得到了广泛应用，随着机械设备智能化、自动化技术的进一步发展，相应的检测技术也必须进一步提升，才能适应煤矿安全生产的需要。

参考文献

[1]伍小燕，于瀛洁，吕丽军.物体内部缺陷无损检测技术综述[J].激光与光电子学进展，2013（4）.

[2]郭润祥，刘江明，李洋.基于故障检测技术构建煤矿设备状态监测与故障诊断库[J].内蒙古煤炭经济，2012（11）.

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