王愛全

（山西潞安化工集團(tuán)漳村煤礦后勤服務(wù)中心， 山西 長(zhǎng)治 046032）

引言

目前，智能裝備與信息化、自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于煤炭行業(yè)，機(jī)電設(shè)備都對(duì)環(huán)境提出了更高的要求，如，濕度、溫度。井下的機(jī)電銅室主要用于放置重大設(shè)備，其對(duì)環(huán)境溫度的要求是低于30 ℃，若高于30 ℃，設(shè)備就會(huì)被停止運(yùn)行?？墒?，在實(shí)際狀況下，有的礦井會(huì)因?yàn)槠鋹毫拥纳a(chǎn)條件，增大了礦井的改造難度，使機(jī)電銅室的環(huán)境無法達(dá)到設(shè)備運(yùn)行所需要的環(huán)境要求，致使這部分機(jī)電設(shè)備在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)環(huán)境都是高溫潮濕的，不僅損傷了設(shè)備，還使設(shè)備的使用期限受到影響。

以煤礦井下排水泵為例，對(duì)水泵常見故障和其主要原因進(jìn)行分析，對(duì)潛伏的設(shè)備故障進(jìn)行分辨，把協(xié)助技術(shù)支撐供給給運(yùn)維與維修設(shè)備，使設(shè)備故障得到最大限度地下降，使工作的效率與運(yùn)行的可靠性得到提升，完成提前察覺水泵故障，繼而使設(shè)備在使用年限內(nèi)的運(yùn)行能夠具有可靠性。

在排水方法中，臥式吸入式被煤礦的主排水系統(tǒng)所使用。水倉(cāng)、電動(dòng)機(jī)、吸水管路、排水泵、閘閥或抽真空管路球閥、逆止閥及排水管路閘閥等構(gòu)成了設(shè)備設(shè)施，其中最主要的設(shè)備就是排水泵與電動(dòng)機(jī)。

依據(jù)設(shè)備的類型把主排水系統(tǒng)分成了9 類，包含排水管、電動(dòng)機(jī)、吸水管、排水泵、水倉(cāng)、閘閥、球閥、逆止閥及其他設(shè)備設(shè)施[1]。以排水泵為例，表1即為排水泵與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的常見故障的類型、原因及分析方法。

表1 排水泵常見故障分析

1 振動(dòng)診斷方法和設(shè)計(jì)的點(diǎn)位

振動(dòng)探頭在對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)會(huì)選擇使用有ICP 嵌入電荷放大傳感器，傳感器進(jìn)到水泵與采集網(wǎng)關(guān)的方式是外置與通信線纜，并讓上位機(jī)接收被打包的數(shù)據(jù)。

通常來講，滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)是阻尼比價(jià)小、剛性比較大；軸承箱會(huì)接收到排水泵軸承的振動(dòng)，在對(duì)排水泵的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行選擇時(shí)，選擇的方法是振動(dòng)診斷法，并且其選擇應(yīng)該是振動(dòng)能量的傳遞比較容易或彈性基礎(chǔ)的其余部件中，出口法蘭、底座及軸承座通常是振動(dòng)測(cè)點(diǎn)的選擇地。具體在下圖1 中5 個(gè)箭頭所指的位置各布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)。圖1 即為配置測(cè)點(diǎn)。

圖1 振動(dòng)傳感器點(diǎn)位設(shè)計(jì)圖

2 水泵健康評(píng)估

機(jī)械的損傷程度很難從設(shè)備的外表觀察出，如磨損的面積、裂紋的長(zhǎng)度等。所以，為了對(duì)水泵的健康情況進(jìn)行評(píng)估，狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)時(shí)通常是在設(shè)備運(yùn)行中將振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集。并且這部分監(jiān)測(cè)信號(hào)包括了測(cè)量噪聲、健康情況信息。因此，為了更深層次的把機(jī)械老化過程進(jìn)行揭示，就極需把偏度、峰度及有效值自監(jiān)測(cè)信號(hào)內(nèi)提取出來[2-3]。

由于機(jī)械故障逐漸嚴(yán)重，使設(shè)備的損耗表現(xiàn)出了不同的老化趨勢(shì)，當(dāng)未預(yù)測(cè)水健康狀況前時(shí)，應(yīng)該按照水泵振動(dòng)情況的改變趨勢(shì)，把機(jī)械老化的過程分成不一樣的健康階段。圖2 即為常見的老化過程，圖中直線代表曲線大致的拐點(diǎn)情況。

圖2 健康階段HS劃分示意圖

滾動(dòng)軸承的老化趨勢(shì)體現(xiàn)在2 個(gè)不一樣的階段，就是不健康階段與健康階段。當(dāng)處于健康階段時(shí)，沒有故障出現(xiàn)在滾動(dòng)軸承內(nèi)，側(cè)面磨損值是隨機(jī)波動(dòng)的。當(dāng)處于不健康階段時(shí)，由于軸承的損壞，側(cè)面磨損值也會(huì)逐漸增大。

雙列軸承老化過程體現(xiàn)在3 個(gè)階段，即為臨界階段、退化階段及健康階段。根據(jù)每個(gè)階段的走向曲線，并與分析故障的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以很好的分辨出目前水泵軸承故障有多嚴(yán)重。

3 驗(yàn)證和分析試驗(yàn)

某煤礦展開的振動(dòng)診斷實(shí)驗(yàn)是與陳舊的水泵有關(guān)，圖3 即為水泵振動(dòng)頻率。由現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)的數(shù)據(jù)表現(xiàn)：

圖3 水泵振動(dòng)頻率

1）根據(jù)水泵端的振動(dòng)測(cè)點(diǎn)振值的速度值呈上漲趨勢(shì)。

2）3H 測(cè)點(diǎn)振動(dòng)高于報(bào)警線（7.1 mm/a）。

3）產(chǎn)生隨機(jī)的噪聲底線是300～2 000 Hz。

根據(jù)數(shù)據(jù)得知，水泵葉輪凸顯的主要特征為氣蝕，并與現(xiàn)場(chǎng)有砂石滾動(dòng)的聲音從泵體中發(fā)出來相結(jié)合，所以，能夠判斷出有氣蝕故障出現(xiàn)在水泵中，并和水泵現(xiàn)場(chǎng)的影響圖片的結(jié)果相同，圖4 即為現(xiàn)場(chǎng)的圖片。

圖4 水泵氣蝕故障現(xiàn)場(chǎng)圖

4 結(jié)語

經(jīng)過提早預(yù)警水泵故障，并與生命周期管理的方法相結(jié)合，可以使排水泵設(shè)備中核心部件剩下使用時(shí)間預(yù)警、定位分析故障原因、在線診斷設(shè)備的健康狀態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的參數(shù)、設(shè)備的信息管理得以實(shí)現(xiàn)，并和備品備件庫(kù)、知識(shí)庫(kù)就故障庫(kù)相結(jié)合，給設(shè)備運(yùn)維的數(shù)字化提供指導(dǎo)，使過修與欠修的現(xiàn)象減少，主動(dòng)對(duì)設(shè)備的狀態(tài)維修或防止性維修進(jìn)行實(shí)踐，確保設(shè)備的運(yùn)行更加長(zhǎng)遠(yuǎn)、高效、穩(wěn)定、安全。