王爱全

（山西潞安化工集团漳村煤矿后勤服务中心， 山西 长治 046032）

引言

目前，智能装备与信息化、自动化技术被广泛应用于煤炭行业，机电设备都对环境提出了更高的要求，如，湿度、温度。井下的机电铜室主要用于放置重大设备，其对环境温度的要求是低于30 ℃，若高于30 ℃，设备就会被停止运行。可是，在实际状况下，有的矿井会因为其恶劣的生产条件，增大了矿井的改造难度，使机电铜室的环境无法达到设备运行所需要的环境要求，致使这部分机电设备在较长的时间内环境都是高温潮湿的，不仅损伤了设备，还使设备的使用期限受到影响。

以煤矿井下排水泵为例，对水泵常见故障和其主要原因进行分析，对潜伏的设备故障进行分辨，把协助技术支撑供给给运维与维修设备，使设备故障得到最大限度地下降，使工作的效率与运行的可靠性得到提升，完成提前察觉水泵故障，继而使设备在使用年限内的运行能够具有可靠性。

在排水方法中，卧式吸入式被煤矿的主排水系统所使用。水仓、电动机、吸水管路、排水泵、闸阀或抽真空管路球阀、逆止阀及排水管路闸阀等构成了设备设施，其中最主要的设备就是排水泵与电动机。

依据设备的类型把主排水系统分成了9 类，包含排水管、电动机、吸水管、排水泵、水仓、闸阀、球阀、逆止阀及其他设备设施[1]。以排水泵为例，表1即为排水泵与驱动电机的常见故障的类型、原因及分析方法。

表1 排水泵常见故障分析

1 振动诊断方法和设计的点位

振动探头在对振动监测时会选择使用有ICP 嵌入电荷放大传感器，传感器进到水泵与采集网关的方式是外置与通信线缆，并让上位机接收被打包的数据。

通常来讲，滚动轴承的特点是阻尼比价小、刚性比较大；轴承箱会接收到排水泵轴承的振动，在对排水泵的监测点进行选择时，选择的方法是振动诊断法，并且其选择应该是振动能量的传递比较容易或弹性基础的其余部件中，出口法兰、底座及轴承座通常是振动测点的选择地。具体在下图1 中5 个箭头所指的位置各布置一个测点。图1 即为配置测点。

图1 振动传感器点位设计图

2 水泵健康评估

机械的损伤程度很难从设备的外表观察出，如磨损的面积、裂纹的长度等。所以，为了对水泵的健康情况进行评估，状态检测信号时通常是在设备运行中将振动信号进行采集。并且这部分监测信号包括了测量噪声、健康情况信息。因此，为了更深层次的把机械老化过程进行揭示，就极需把偏度、峰度及有效值自监测信号内提取出来[2-3]。

由于机械故障逐渐严重，使设备的损耗表现出了不同的老化趋势，当未预测水健康状况前时，应该按照水泵振动情况的改变趋势，把机械老化的过程分成不一样的健康阶段。图2 即为常见的老化过程，图中直线代表曲线大致的拐点情况。

图2 健康阶段HS划分示意图

滚动轴承的老化趋势体现在2 个不一样的阶段，就是不健康阶段与健康阶段。当处于健康阶段时，没有故障出现在滚动轴承内，侧面磨损值是随机波动的。当处于不健康阶段时，由于轴承的损坏，侧面磨损值也会逐渐增大。

双列轴承老化过程体现在3 个阶段，即为临界阶段、退化阶段及健康阶段。根据每个阶段的走向曲线，并与分析故障的有关经验数据相结合，可以很好的分辨出目前水泵轴承故障有多严重。

3 验证和分析试验

某煤矿展开的振动诊断实验是与陈旧的水泵有关，图3 即为水泵振动频率。由现场反应的数据表现：

图3 水泵振动频率

1）根据水泵端的振动测点振值的速度值呈上涨趋势。

2）3H 测点振动高于报警线（7.1 mm/a）。

3）产生随机的噪声底线是300～2 000 Hz。

根据数据得知，水泵叶轮凸显的主要特征为气蚀，并与现场有砂石滚动的声音从泵体中发出来相结合，所以，能够判断出有气蚀故障出现在水泵中，并和水泵现场的影响图片的结果相同，图4 即为现场的图片。

图4 水泵气蚀故障现场图

4 结语

经过提早预警水泵故障，并与生命周期管理的方法相结合，可以使排水泵设备中核心部件剩下使用时间预警、定位分析故障原因、在线诊断设备的健康状态、实时监测设备的参数、设备的信息管理得以实现，并和备品备件库、知识库就故障库相结合，给设备运维的数字化提供指导，使过修与欠修的现象减少，主动对设备的状态维修或防止性维修进行实践，确保设备的运行更加长远、高效、稳定、安全。