摘要：矿山机械维修工作具有复杂性、困难性等特点，对于故障诊断技术的应用要求较高。为充分发挥故障诊断技术的作用，文章主要围绕故障诊断技术在矿山机械维修中的应用要点进行深入探讨。简要分析了故障诊断技术的内涵及其技术应用价值，并重点探究球磨机故障、电铲故障、矿井提升机故障、发动机故障的诊断技术方法，以期为有关矿山机械维修技术人员提供参考，实现故障诊断技术的有效应用。

　　关键词：矿山机械维修；振动监测技术；超声波探伤技术；智能诊断技术

　　矿山机械设备总是处于复杂工作环境和恶劣工况条件下，受到温度、湿度、空间等因素的限制影响，容易出现各种机械故障问题，维修处理过程中，工作人员应当严格把控故障诊断技术。然而，传统的测量、试验以及分析的技术手段有限，无疑会耗费较多的人力物力，影响工业生产产能，甚至加剧经济成本。故此，新时期背景下，工作人员应当加强对先进故障诊断技术的应用，基于快速故障诊断分析的基础上有效处理故障问题，提高矿山机械维修的可靠性和安全性。

　　1故障诊断技术的内涵

　　故障诊断技术是指基于科学技术方法对设备进行故障有效辨别的诊断技术，用于辅助维修人员及时发现和处理故障问题。其中的科学技术方法多种多样，包括采集技术、信号处理技术、传感器技术、模型识别技术、智能算法技术等，可为维修人员提供状态监测、振动监测、无损探伤、人工智能等诊断技术手段。区别于传统的设备故障判断方法，新时期的故障诊断技术具有先进性、高效性、可靠性、科学性等特点，能够快速进行设备系统的故障问题分析，及时判定故障成因与机械损害程度，为维修人员的故障处理提供科学决策。

　　2故障诊断技术的应用价值

　　2.1提升维修效率

　　矿山机械维修过程中，通过加强故障诊断技术的有效应用，有助于提高设备机械维修效率。一般而言，矿山设备机械设备较为复杂，具有故障率高的特点，传统的维修方法难以满足故障处理需要，容易增加采矿工作的安全隐患，影响矿山机械设备的使用寿命。而新时期故障诊断技术则能够解决这一问题，依托先进的科学技术，对复杂机械设备内部结构的诊断，甚至自动展开故障检测工作，及时确认矿山机械设备故障成因，为维修人员提供信息参考，从而快速进行设备故障维修处理，进一步提高设备机械维修效率，达到改善设备维修工作效率的目的。

　　2.2预防故障发生

　　除了提高设备机械维修效率外，故障诊断技术的应用还能够在矿山机械维修中起到一定的故障预防作用。因为矿山设备机械结构较为复杂，如果不能提前进行故障预测预警，仅发生故障后进行维修处理，容易增加设备运行安全隐患，增加矿山安全事故发生概率。故障诊断技术不仅在故障发生后进行故障诊断，还可以结合历史数据信息提前进行故障预测，通过实时监测设备机械运行，辅助维修人员及时进行设备机械性能评估，为未来构件优化、机械结构优化、部件更换等提供实时数据信息，减少矿山设备机械重检、漏修等问题，预防矿山设备机械故障发生的同时，有效降低矿山设备机械的维修成本，提高矿山机械设备的使用效率和经济效益。

　　2.3优化生产效能

　　故障诊断技术在矿山机械维修中的应用价值还体现在优化生产效能方面。以往矿山设备机械检测维修环节，常常存在故障检测技术落后、技术更新过慢、操作人员技术水平不过关等问题，无法满足复杂机械设备的故障维修处理需要，一定程度上阻碍了矿山资源的开采，致使矿山机械设备生产效能一直得不到有效提高。而新时期故障诊断技术可实现故障的自动化诊断、智能化诊断、便捷化诊断，工作人员可通过诊断仪器或系统等，确定设备机械运行状态以及设备故障部位，进一步分析故障成因，制定针对性的故障维修解决方案，进而提高矿山机械维修水平，延长机械设备工作期限和使用寿命，加强机械生产性能的保证，使得矿山机械设备的生产效能得到充分发挥。

　　3故障诊断技术的应用分析

　　3.1在球磨机维修中的应用

　　3.1.1球磨机故障问题

　　球磨机是矿石磨矿设备，常用于矿石和其他物料的粉碎和细磨处理，这类设备的机械故障问题较为常见。某球磨机故障维修案例中，球磨机运转出现异常，主要表现为球磨机减速机运转声音异常，正常声音应当为均匀平稳声音，但是故障声音为轻微敲击声。对于此类问题，如果机械设备运转中无明显变化则持续观察，诊断出原因后进行停车处理，若是声音越来越大则立即进行停机维修。

　　3.1.2故障诊断技术应用

　　通常而言，球磨机减速机运转声音异常与传动齿轮故障有关，作为一种低速机器设备，球磨机的振动能量被集中在中频范围内，如果采用振动位移法，无法进行齿轮故障诊断和原因分析。为此，维修人员采用了先进的振动监测技术，主要在设备轴承等位置安装振动传感器，实时监测查看设备机械运行状态，重点监测振动速度、加速度和位移情况。通过回顾球磨机历史故障数据信息，设置振动率7.1mm/s为报警值，18mm/s为风险值，一旦球磨机的振动速度超过规定参数，则可认定振动监测评估结果，球磨机振动速度不在安全范围内，通过数据比较分析，进一步确定球磨机故障原因，由此制定适合的机械设备维修方案，增加矿山生产的安全性与可靠性。

　　3.1.3故障诊断结果分析

　　（1）振动数据评析。故障案例的监测振动速率、瞬时振动速度、偏移量参数结果表明，球磨机传动齿轮的前后、左右滚动轴承的垂直角振动值明显高出报警值。基于矿山生产不停机要求的影响，再次进行操作和检查。若是未来振动监测时，振动值发生明显变化，特别是数值超过风险值，滚动轴承径向振动值年增长率达到200%，则根据预测评估结果，立即关闭其机械设备。

　　（2）频谱分析。故障案例中，球磨机一级减速器主要依靠电机带动，输出轴的小齿轮带动作用下，实现大齿轮驱动滚筒，其中，驱动电机的功率为280kW，转速740r/min，减速器的传动比为4.5。经过振动监测和计算分析，电机转速频率约12.3Hz、小齿轮旋转频率约2.74Hz，大小齿轮的组合频率基频约66Hz，并产生谐波频率分量，相比于基频处的幅度值，谐波频率处的幅度值明显较大。最后经过频段的实时监测，速率频域波形并不是平坦正弦波形，瞬时速度值达到162.7m/s2，表明传动齿轮存在故障问题，最终确认球磨机大小齿轮轴配合不良，存在明显的齿隙漂移等现象，后续进行了传动齿轮调整维修处理，有效诊断并解决了此类故障问题。

　　3.2在电铲维修中的应用

　　3.2.1电铲故障问题

　　电铲是矿山采矿中不可或缺的重要设备工具之一，主要由推压、回转、行走以及提升机构组成，电铲机械性能的优劣直接影响矿山的生产效率。但是，受到冲击荷载复杂多变因素的影响，电铲故障发生率通常较高，容易影响设备工具的使用寿命，出现一些不必要的使用故障问题。为降低电铲故障发生率，机械维修人员应当提高对于电铲故障问题的认识，加强故障的有效诊断，进一步提高电铲设备完好率和利用率。这里以某4m3电铲故障维修为例，矿山开采现场共计布置6台电铲，均担负繁重铲装任务，电铲回转机构组成结构，如图1所示。此例故障维修时，电铲回转机构运行异常，主要表现为回转大齿圈和回转竖轴齿轮咬合不良，竖轴经常摆动，且回转减速箱内有响声。

　　3.2.2故障诊断技术应用

　　无损探伤是当前常见的矿山机械维修故障诊断方法之一，基于零件结构不被破坏的基础上进行内部损伤的探测，便于维修技术人员及时发现设备内部机械构件缺陷问题，保证设备检修质量。电铲的铲杆、传动轴、传动齿轮等检修诊断过程中，超声波无损探伤技术的应用具有重要价值，为此，上述电铲故障案例处理中，维修人员采用了超声波探伤诊断技术，如图2所示，脉冲回波探伤仪工作过程中，借助工作探头可发送超声短波脉冲，穿透检测电铲零部件材料内部，利用超声反射原理进行信号处理后，精准获取诊断测量结果，并在终端显示数据信息，帮助工作人员及时获取电铲零部件的缺陷情况。

　　3.2.3探伤诊断分析

　　超声波探伤诊断结果确认，电铲杆件内部存在损伤，轴承疲劳过限有明显裂纹，回转轴轴承以及齿轮处存在严重磨损，由此确定电铲回转机构故障成因与回转轴轴承及齿轮磨损有关。轴承磨损严重而引起竖轴摆动，又因齿轮磨损严重导致齿轮咬合不良、引发异响。根据故障诊断结果，维修人员实施了更换齿轮和轴承的解决办法，并定期注油和检查，有效维护和预防此类故障的发生，实现了超声波探伤诊断技术的有效应用。

　　3.3在矿井提升机维修中的应用

　　3.3.1矿井提升机松绳故障

　　矿井提升机是矿山开采中使用最为频繁的机电设备，主要用于升降工作人员及矿石材料等，如果矿井提升机机械设备发生故障，无疑严重干扰矿山生产秩序，甚至危及工作人员生命财产安全，而矿井提升机松绳故障为其中的常见故障之一。因此，提升机松绳故障发生的危害性较大，提前做好故障监测诊断极为必要。

　　3.3.2故障诊断技术应用

　　为避免提升机松绳故障的产生，在矿山机械设备日常维修保养工作中，工作人员可以实施简单且先进的状态监测诊断技术。例如，利用仪器装置进行松绳状态监测，使用由传感器、单片机等组成的松绳监测装置，先在提升机上安装若干小磁钢，在适合位置安装传感器，用于提升机天轮运转速度的监测。当提升机设备处于正常工况条件下，即不会出现松绳故障，此时天轮运转速度不变，传感器测算的计数脉冲个数无差异，而且单片机测算的天轮行程差异为零。若是提升机机械运转过程中存在钢丝松绳隐患，两个天轮行程将出现明显差异，单片机可快速计算其行程差，一旦超过预警值即立即进行报警，起到一定的预测作用。

　　3.3.3故障预防分析

　　面对矿井提升机主传动机构故障问题，在松绳状态监测诊断技术的应用下，可以提前诊断预估可能存在的松绳故障问题，当监测报警信号发出后，立即给予示警，严防矿山机械设备安全事故的发生。若是保护值和两个天轮行程差一致，监测装置将自动发出控制信号，促使提升机立即刹车，设备机械及时停止运转，为提升机周围环境安全提供良好保证，更好地解决松绳故障问题，并减少后续机械运行维护的成本费用。

　　3.4在矿用设备发动机维修中的应用

　　3.4.1发动机故障问题

　　矿用机械设备使用过程中，常常出现发动机故障问题，这类故障问题成因较为复杂，故障诊断难度较大。某例矿山设备机械故障维修工作中，技术人员发现某台发动机工作异常，主要表现为发动机动力不足，启动发动机后，存在怠速不稳的情况，踩下油门踏板后，则加速不畅，无法进行开采矿车的加速，而且不时发出异响声音。根据维修经验，排查点火系统性能、供油系统与进气系统气路后，技术人员初步判定，可能与发动机气阀故障有关。

　　3.4.2故障诊断技术应用

　　由于发动机的机构复杂，为进一步确定矿用机械设备的发动机故障成因，此例故障维修处理过程中，技术人员采用了智能诊断技术，基于计算机技术平台构建故障诊断系统，分析对照相关数据信息，确定机械故障类型与故障隐患，完成故障诊断。

　　3.4.3诊断结果分析

　　基于粗糙集理论的诊断技术应用结果表明，矿用机械设备的发动机存在气阀故障和阀座磨损问题，而阀座润滑油泵质量不佳是导致气阀故障和磨损的主要原因，这无疑给发动机的正常运行带来了不良影响。对此，维修技术人员采用更换阀座润滑油泵与扭曲管路的处理措施，并对装配过程进行复查，以防止这类故障问题发生，经过故障诊断和有效处理后，发动机故障问题得以有效解决。

　　4结语

　　综上所述，矿山机械维修过程中故障诊断技术的应用极为关键，直接影响着矿山设备机械维修的工作效率，通过合理运用故障诊断技术，能够预防设备机械故障问题的发生，提高矿山机械设备生产效能。因此，为提高矿山机械维修水平，技术人员应当结合实际故障检修情况等进行分析，选择适合的故障诊断技术，在振动监测技术、超声波探伤技术、状态监测诊断技术以及智能诊断技术等手段的有效运用下，实现矿山设备机械维修工作质量的有效提升。

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