背景資料
作為煤礦企業機, 械設備使用條件惡劣, 機械設備損壞嚴重, 影響到正常生產與安全, 有必要建立完善的監測體系以提高設備完好率, 減少不必要的投入。作為煤炭企業，采煤機等都位于地下，運行環境惡劣，水分、粉塵等外來因素多，對設備維護壓力更是不言而喻，建立科學有效的管理手段是該行業的當務之急。
內蒙古某集團有 限公司是以煤炭生產、經營為主業，以鐵路運輸、煤制油為產業延伸，以房地產開發等非煤產業為互補的大型現代化能源企業。公司連續12年躋身中國企業500強，2016年位列第396位，同時，位居內蒙古煤炭企業50強之首，公司總資產超過1100億元，職工7300余人。下屬內蒙古某煤炭股份有限公司、內蒙古某準東鐵路有限責任公司、內蒙古某呼準鐵路有限公司、內蒙古某煤制油有限責任公司、中科合成油技術有限公司、內蒙古某置業有限責任公司等61家直接和間接控股公司，其中內蒙古某煤炭股份有限公司為煤炭行業首家B+H股上市公司。
該集團現有大中型生產礦井14座，在建礦井2座，總生產能力超過5000萬噸/年。煤礦全部實現了綜合機械化開采，采區回采率達到80%以上。公司生產的煤炭具有低灰、特低磷、特低硫、中高發熱量等特點，是天然的“環保型”優質動力煤。公司一直秉承“安全是企業的最大政治、員工的最大福利、企業的最大效益”的指導思想，不斷加大安全投入，所有礦井都按要求完善了井下安全避險“六大系統”，安全生產得到了有效保障。
1 設備故障及其診斷技術
1.1 傳統的設備故障診斷技術
傳統的設備診斷技術立足于已發生故障的設備的診斷, 通過分析設備的振動、溫升及潤滑油性質等來尋找導致機械設備故障的原因。實際情況是, 當機械設備出現振動、溫升或異常磨損時, 必然伴隨局部故障,盡管此時還沒有引起機械設備停車, 但若操作者不采取任何措施, 將不可避免引發事故。
1.2 設備發生故障的原因及故障分類
（1） 機械設備故障發生的原因十分復雜, 一般認為機械設備發生故障的主要原因包括設備因素, 如: 機械的設計缺陷、零部件的質量缺陷或潤滑油的質量問題等, 還有人為因素, 如違規操作等。
（2） 機械設備故障大致可分為系統性故障和隨機性故障兩類。系統故障指設備或某些部件在運行中不斷老化, 直到出現故障; 隨機故障多為突發性故障, 無明顯征兆, 很難預測。具體故障類型可歸納如下: 設備老化、環境條件惡化、操作失誤。
1.3 從機械角度分析診斷設備的故障
從機械角度分析診斷事故發生概率及原因時, 主要可通過觀察機械設備運行參數, 如轉速、各部分溫度、輸入輸出電流和電壓等來判斷參數是否超出正常使用范圍, 如果通過調節不能使參數恢復正常, 則預示機械系統可能出現了故障。
此外平穩運轉的機械若突然產生異常振動和噪聲, 則顯示機械系統已發生局部故障, 從機械角度觀察和排除設備隱患具有直觀性, 易于實現。應當指出, 機械設備運轉參數的變化往往源于機械設備的內部矛盾, 由于響應滯后, 根據機械設備運轉參數的變化并不一定能夠及時判斷機械設備的故障, 而很多機械故障具有潛伏期, 當出現噪聲、振動和溫度異常時, 故障早已發生。
為此, 有必要對一些重要設備安裝傳感器實行設備運轉狀況在線監測, 以便避免重大事故的發生。
2 油液監測與設備故障診斷技術
幾乎所有機械設備都離不開潤滑, 而設備故障與潤滑失效密切相關, 雖然潤滑油可能僅占設備全部運轉費用的0.5%～1.5%, 但40%以上的機械設備故障是因為潤滑油使用不當或潤滑油質量不合格。所以必須大力推廣應用高性能潤滑油, 以延長設備換油期, 減少設備故障, 節省維修費用, 提高設備使用壽命。可以將源于潤滑油的設備故障歸于兩個方面: 即潤滑油本身的質量問題和潤滑油在使用過程中性能指標變化。必須定期監測設備用油的理化指標和潤滑油的摩擦學性能, 以便及時采取預防措施, 避免不必要的損失。
通過分析潤滑油性能參數的變化可以間接了解機械主要部位的工作狀態, 及時準確地監測設備的工作情況。就油液監測與診斷, 其主要內容包括潤滑油物理化學性能指標變化、潤滑油運轉參數如油壓的變化、潤滑油摩擦學性能的變化。首先, 油液監測是摩擦學系統監測過程, 監測內容主要包括油品自身劣化、油品污染、金屬磨損顆粒和摩擦學等4 個方面。
監測手段主要包括油品紅外光譜分析、顆粒計數、油品性能指標和摩擦學性能測試分析等。由于大量機械設備的故障起因于潤滑不良, 因此通過對油品自身劣化和污染進行監測, 有利于及時消除設備的故障隱患, 延長設備的大修周期。
其次, 早期油液監測以監測診斷設備的磨損故障為目的, 其技術方法以鐵譜技術為代表, 但鐵譜技術往往用于發生事故后的油液診斷。目前油液分析技術已從早期的油樣分析和磨屑逐步過渡到現代在線油液監測。現代在線油液監測技術將潤滑油和機械備視作統一的整體, 強調從摩擦學角度出發考察潤滑失效和設備故障。而通過分析潤滑油的理化指標和摩擦學性能指標可以準確預測設備發生磨損故障的發展趨勢。
從油液監測出發進行機械設備故障診斷, 能夠較為準確地預測故障的原因及部位, 更全面地監測設備的運轉情況, 并能利用早期預報及時發現和排除設備的故障隱患, 減少損失。經過十幾年的發展, 油液監測技術已成為摩擦學監測和故障診斷的重要技術方法。
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