铁谱监测技术在煤矿设备故障诊断中的应用

本文简述了铁谱监测的基本原理、方法及其在煤矿机械状态监测及故障诊断中的地位。并通过采煤机、提升机和带式输送机等的铁谱监测实例进一步说明了铁谱监测技术在煤矿设备故障诊断中的实际意义。

1　引言

目前研究设备磨损情况的主要方法是油样分析法。油样分析法包括磁塞检测法、光谱分析法和铁谱分析法等。大量统计资料表明，磁塞检测和光谱分析分别只适用于检测尺寸较大（≥100μm）和极微小磨粒（≤10μm），而大多数机器失效期磨粒特征尺寸多在20～200μm之间。铁谱分析的磨粒尺寸（0.1～1000μm）包含了对于磨损状态的识别和故障原因的诊断具有特殊意义的这一尺寸范围，从而通过应用铁谱分析技术正确判断磨损状态奠定了基础。

2　铁谱监测技术诊断原理及其在煤矿设备工况监测中的作用

矿山机械设备零部件的磨损失效是影响机器正常运行的主要故障之一。在机械设备中，施加于运动部件表面间的润滑油不但减少了这些零部件的摩擦和磨损，而且随着它的流动，也会不断地把零部件磨损的产物——磨屑带离摩擦表面，使这些磨屑悬浮于油液中。铁谱诊断技术的基本原理和方法就是用磁性方法把混于润滑油（或液压油及其它润滑剂）中的铁质磨粒分离出来（采用铁谱仪），并按其尺寸大小依次、不重叠地沉淀到一块透明的基片上（即 制作谱片），在显微镜下或用肉眼直接观察，以进行定性分析（指对磨粒的形态特征、尺寸大小及其差异等表面形貌及成分进行检测和分析）。利用加装在铁谱显微镜上的光密度计， 还可以对谱片上大小磨粒的相对含量进行定量分析。磨擦学的研究表明，磨粒的类别和数量的多少及增加的速度与摩擦面材料的磨损程度及磨损速度有直接的关系；而磨粒的形态、颜色及尺寸等则与磨损类型、磨损进程有密切关系。因此铁谱分析法在判断磨损故障的部位、严重程度、发展趋势及产生的原因等方面能发挥全面的作用。

铁谱监测技术在设备故障诊断中占有重要的地位，特别是对低速回转机械及往复机械来说，利用振动和噪声监测技术判断故障较为困难，铁谱分析就成为首选手段。煤矿机械，无论是固定设备还是采掘设备，大多属低速、重载设备，有的还是行走设备，井下环境特别恶劣 ，除大量的粉尘和煤尘外，还伴随有强烈的撞击和振动，不仅安装在线的仪器和传感器困难，而且传感器还要求是本安型或防爆型，因此通过采集机械中的润滑油（或液压油）对其进行铁谱分析来监测机械传动系统（或液压系统）的运行工况是煤矿机械故障诊断的重要手段。

3　 铁谱监测程序

对于旋转式铁谱仪由于有3个环形磁场，其定量分析式为：

SR=AL2-（AM+AS）/2

式中： SR为定量铁谱参数，即磨损度烈度； AL、AM、AS为旋转式铁谱仪外环、中 环、内环分别对应于大、中、小磨粒浓度的光密度计读数。

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