煤矿机械设备状态监测及维护探究

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摘要：针对辽宁能源煤电产业股份有限公司智慧化矿山建设过程中，机械设备维护管理工作质量不高的问题，以安全性、维护管理成本最小化为原则，结合“点检”方式进行状态监测，明确点检周期为300h，并建立管理策略模型，明晰机械设备维护管理策略，提出做好维护管理工作的有效策略，实现了煤矿企业经济效益与社会效益双赢。

关键词：煤矿机械设备；状态监测；振动监测法；维护管理

1工程概况

辽宁能源煤电产业股份有限公司完成智慧化矿山建设，该项目原料利用率达到95%以上，原料处理能力可达98.7万t/a。煤矿机械设备的机泵振动为d级，水平方向17.225mm/s，垂直方向18.839mm/s，机泵的正常运行受到影响。以“点检”方式对设备进行检测和分析[1-4]，并结合精细化维护管理方式对煤矿机械设备进行状态监测和维护管理。

2煤矿机械设备状态监测

2.1煤矿机械设备状态监测常用方法

（1）油液分析法油液分析法是通过检测机械设备油液中存在的磨损残留物、泄漏物来进行故障检测与诊断的方法。但此方法要进行取样分析，不具备故障检测与诊断的时效性。（2）温度传感器监测法温度传感器监测法是根据煤矿机械设备在运行过程中温度上升的情况，判断设备异常情况的方法。在此过程中，将传感器与监测系统连接，可以实现温度状态实时监测。（3）电流传感器监测法电流传感器监测法是通过监测机械设备的供电电流情况，判断机械设备异常情况的方法。若在机械设备运行过程中定子或转子间发生摩擦、轴承磨损等，则导致定子电流异常。（4）振动监测法振动监测法是通过获取机械设备的振动频谱，对机械设备运行状态进行分析的监测方法。在此方法下，工作人员可获取机械设备的频率、相位等参数，通过参数分析，可以精准判断出机械设备的运行状态，找出设备故障根源。利用振动信号（如图1）、频谱图对设备运行状态进行分析，可以根据设备正常运行状态和故障运行状态的能量差值，判断出设备的故障特征频段。

2.2煤炭机械设备监测方法及点检周期的确定

据上述分析可知，为更精准掌握煤炭机械设备运行情况及设备技术状态信息数据，可以采用以“点检”为基础的综合性设备状态监测法，对煤炭机械设备进行状态监测。为突破预定周期维护管理的局限性，实时掌控设备状态，需要对点检周期进行确定。根据安全性原则，对点检周期进行分析和计算，建立公式：Pc=（1-P）n（1）式中：P为存在故障的概率；n为检测次数。设机械设备维护管理的点检周期为Tc，则公式可简化为：Tc=T/n（2）以维护管理成本最小化原则对点检周期进行分析和计算，建立公式：λ（n）=k/n（3）式中：k为比例系数；n为检测次数。设机械设备维护管理成本为Cf，则公式表示为：cfCTkC=（4）以本项目为研究对象，计算后的维护管理费平均值为150元/次，点检维护管理成本平均值为13.5元/次，则点检周期为300h。

3煤矿机械设备维护管理

3.1煤炭机械设备维护管理模型分析

为有效选择机械设备维护管理策略，需要对设备修理停歇时间定额（工作日时间）Ts进行明确，公式表示为：0sTgFTmHDK+=（5）式中：g表示为修理复杂系数的工时定额，h；F表示为修理复杂系数；m表示每日维修人员工作的班次；H、D、K分别表示每日工作班时间（h）、每工作班时间内对某设备进行修理的人数、修理工时定额完成系数（与修理工级别相关）；T0表示为附加停机时间，h。根据维护管理成本定额，建立公式，表示为：GF=DZ总NF+Σ（CgCa）+DZ总Jc（6）式中：Dz总表示单位维护管理复杂系数总工时定额，h/F；CgCa表示材料费用总和，元/F；DF表示单位修理复杂系数修理费用定额，元/F；NF表示每小时工资费用，元/h；Jc表示没消失分摊的车间经费，元/h。

3.2煤炭机械设备维护管理策略选择

基于上述模型分析，结合维护管理等待时间、机械设备检修、机械设备维修等要素的优化配置，建立公式：()()()()()11100FjpFCCFFPCFCFCCCγγγγ++−++−+设机械设备故障概率为F0、F1、F2，则：当F取值在[0,F0]，或在[F1,F2]时，采用“等待”的策略；当F取值在[F0,F1]时，采用“设备检修”的策略；当F取值在[F2,1]时，采用“设备维修”的策略。

3.3做好维护管理工作的有效策略

3.3.1做好预测性维护管理工作。预测性维护管理工作是设备状态监测的基础性工作，对煤炭机械设备安全、稳定运行具有重要意义。若维护管理人员在预测性维护管理工作中发现设备运行异常情况，要及时采取有效措施对设备进行维修，以降低设备故障影响，节约设备维护管理成本。同时，辽宁能源煤电产业股份有限公司的相关维护管理人员要针对设备故障所映射的问题，制定适宜维修方案，以延长机械设备使用寿命，为煤炭机械设备稳定运行作出保障。3.3.2把好设备维护管理质量关。首先，辽宁能源煤电产业股份有限公司要积极更新设备维护管理理念，提高对设备维护管理的重等待：设备检修：设备维修：视程度。其次，公司的维护管理人员要对出现问题的备件进行更换，并对可利用备件进行维修管理。同时，要规范机械设备操作流程，制定适宜的设备维护管理制度。最后，设备维护管理人员要对机械设备运行相关数据进行记录和归档。3.3.3提高维护人员的整体水平。为提高设备维护管理工作效率与质量，辽宁能源煤电产业股份有限公司要加强安全培训工作、思政教育工作，促使煤矿机械设备维护管理工作更高质量的进行。同时，要重视人才引进与培养工作，定期对维护管理人员进行培训和技术测试、考察，维护管理人员对机械设备相关知识的掌握情况，在提高维护管理人员故障诊断与处理能力、素质能力的基础上，做好机械设备维护管理工作，延长机械设备使用寿命。

4结语

煤矿机械设备是煤矿企业经营发展的核心，状态监测可以科学反映出煤矿机械设备运行状态，有助于工作人员及时发现设备故障，并预知故障位置，对提高设备运行效率、节约设备维修管理成本及提高煤矿开采安全性等有至关重要的作用。实践过程中，要对设备特征、运行环境等方面进行分析，并选择适宜监测方法和维护管理策略。为进一步保障机械设备运行的稳定性，煤矿企业要不断提升维护管理人员综合素质能力，做好预测性设备维护管理工作，切实把好设备维护管理质量关，实现煤矿企业经济效益与社会效益的双赢。

【参考文献】

［1］左影辉.煤矿机电技术管理在煤矿安全生产中的运用研究[J].科技与创新，2020（21）：104-105.

［2］顼熙亮.煤矿机械设备的维修及管理探讨[J].石化技术，2020，27（08）：281-282.

［3］刘孝孔，鲁守明，赵仁乐，等.数据平台在煤矿设备管理中的探索应用[J].设备管理与维修，2020（16）：1-2.

［4］张文栋，薛晨阳.煤矿机械工作状态监测系统研究[J].振动、测试与诊断，2018，38（05）：883-889+1075.

作者:谢靖波 单位:辽宁能源煤电产业股份有限公司