摘要：煤礦機電設(shè)備工況復(fù)雜、承受載荷大，設(shè)備關(guān)鍵部件常因小缺陷發(fā)展成大事故，應(yīng)用無損檢測技術(shù)是發(fā)現(xiàn)設(shè)備關(guān)鍵部件失效的有效手段。本文介紹了煤礦機電設(shè)備采用的無損檢測方法及應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了煤礦機電設(shè)備無損檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢，并結(jié)合無損檢測技術(shù)的應(yīng)用實例分析，表明了無損檢測技術(shù)的應(yīng)用可提前檢測出失效部位，有效避免事故，對煤礦安全高效生產(chǎn)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：煤礦；機電設(shè)備；無損檢測

無損檢測技術(shù)是在不損傷被檢測對象的前提下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異?；蛉毕菟鸬膶?、聲、光、電、磁等反應(yīng)的變化，來探測工程材料、零部件、結(jié)構(gòu)件等內(nèi)部或表面的缺陷，并對缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、分布等做出判斷和評價，已成為設(shè)備運行檢測、故障隱患排查、提高檢修質(zhì)量的重要手段[1]。近年來煤炭行業(yè)普遍建設(shè)產(chǎn)高效礦井，其采掘設(shè)備正在轉(zhuǎn)向大噸位、大功率與高強度方向，機電設(shè)備工作環(huán)境惡劣、采掘現(xiàn)場空間狹小，并且由于井下機電設(shè)備受力情況復(fù)雜，所承受沖擊載荷巨大，易導(dǎo)致機電設(shè)備及其零部件的小損傷形成大故障或事故。因而，無損檢測技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于煤礦機電設(shè)備檢測中，并發(fā)揮著重要作用。

1 煤礦機電設(shè)備無損檢測方法

目前，煤礦機電設(shè)備采用的無損檢測方法主要有：超聲波探傷法、滲透探傷法、射線探傷法、磁粉探傷法、漏磁探傷法、渦流探傷法和聲發(fā)射探傷法。在煤礦井下機電設(shè)備的檢測中選擇無損檢測技術(shù)，應(yīng)對被檢測對象（工件）的材質(zhì)、成型方法、加工過程、缺陷類型、部位、大小、形狀等分析來確定適合的檢測方法。用于煤礦設(shè)備檢測方法及其適用特點見下表[2]。

2 無損檢測方法在煤礦機電設(shè)備的應(yīng)用

煤礦機電設(shè)備關(guān)鍵部件主要有帶式輸送機滾筒主軸、主、副井絞車大軸、閘盤、減速箱內(nèi)齒輪及齒輪軸、制動系統(tǒng)上的連桿、銷軸、深度指示器傳動連桿及銷軸、天輪軸、罐籠懸掛件及銷軸、主扇風(fēng)機傳動軸、壓風(fēng)機內(nèi)的曲軸、活塞桿、連桿、風(fēng)機葉片，錨桿等[3-5]。這些關(guān)鍵部件的材料缺陷，加工工藝缺陷及疲勞類缺陷等都是嚴重的事故隱患。

2.1 超聲探傷與磁粉探傷在煤礦機電設(shè)備檢測的應(yīng)用

超聲波探傷時，將工件置于超聲場中，若工件沒有缺陷，則超聲場的分布正常；反之，由于超聲波在異質(zhì)界面上產(chǎn)生的反射、折射、透射干擾，超聲場產(chǎn)生異常分布。通過兩者比較，分析其間的變化特征，即可達到超聲探傷的目的。

（1）超聲探傷與磁粉探傷在風(fēng)機風(fēng)葉檢測中應(yīng)用。

潞安礦業(yè)集團除常村礦外，均是投產(chǎn)20a以上的老礦井，各礦主副井絞車大軸、減速機軸、天輪軸，風(fēng)機傳動大軸、風(fēng)葉葉柄、罐籠懸掛銷軸及壓風(fēng)機曲軸等關(guān)鍵件，經(jīng)過長期的運行，都可能會產(chǎn)生不同程度缺陷，必須及時探傷檢測，并評估其壽命以制定出維修方案，避免機電事故發(fā)生。為此，采用了超聲探傷技術(shù)對以上關(guān)鍵件進行了檢測，取得了良好的效果，現(xiàn)已規(guī)定了對5個礦井的大型機電設(shè)備進行每年一次的計劃內(nèi)設(shè)備檢修制度[6]。

（2）超聲探傷在絞車主軸檢測中應(yīng)用。

永城煤電公司車集礦從德國引進一套多繩摩擦輪式落地絞車，提升能力為680t/h；其主軸長約6000mm，直徑600～800mm，材料為C45N碳鋼鍛制后全部經(jīng)過機加工，最后熱處理為正火+回火。為了保證該軸的安全使用，在開箱商檢時對該軸進行超聲波探傷檢測，按GB/T6402-91標準，采用2.5MHz直探頭，直接接觸法，經(jīng)探傷發(fā)現(xiàn)：該軸電機端（長約1800mm） 在徑向200～400mm深的范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)程度不同的反射回波，計算當量符合GB/T6402-91標準質(zhì)量等級的2級，分析評定屬于存在局部材質(zhì)疏松[7]。

（3）超聲探傷與磁粉探傷在滾筒主軸檢測中應(yīng)用。

帶式輸送機是現(xiàn)代煤礦運輸?shù)闹饕O(shè)備，傳動滾筒是其關(guān)鍵部件，滾筒軸更是重中之重。傳動滾筒軸屬于鍛件，運行古城中會受到交變的彎矩、扭矩以及沖擊等載荷，因而對其質(zhì)量要求很高，在精加工之后還須熱處理。材料一般選用45#中碳鋼，若其原材料存在內(nèi)部缺陷，可能會導(dǎo)致機械傷害事故，以及熱處理后產(chǎn)生裂紋等現(xiàn)象。因此，必須重視生產(chǎn)加工過程和長期服役的滾筒主軸進行無損檢測?？刹捎么艌龇厶綔y近表面的缺陷，對于內(nèi)部較深處的缺陷，可采用多方位的縱向超聲波探測。

（4）超聲探傷在提升懸掛設(shè)備檢測中應(yīng)用。

在礦井施工中，提升機、罐籠、吊桶等提升懸掛設(shè)備的重要部件，長期處于重載和交變載荷的工作狀態(tài)，容易產(chǎn)生疲勞裂紋等危險性的缺陷。在各種無損檢測方法中，磁粉、滲透、渦流探傷只能檢測表面缺陷，射線探傷的穿透能力較小，且無法判斷缺陷深度。超聲波探傷檢測深度大、靈敏度高、儀器輕便等特點，對裂紋等危險性缺陷較為敏感。因此特別適合提升機主軸等大型提升設(shè)備部件的不解體探傷。

提升懸掛設(shè)備承載件大多為鍛件，并經(jīng)過熱處理，晶粒較細。一般選擇2.5MHz探測頻率，Φ2mm平底孔當量靈敏度。當探測深度大于200mm時，可以選擇Φ3mm平底孔當量靈敏度。探傷方法以直探頭縱波探傷為主，并輔以斜探頭橫波探傷。重點檢測部位為受力孔邊緣區(qū)、軸徑變化部位、鍵槽根部等應(yīng)力集中區(qū)[8]。

2.2 漏磁探傷與X射線探傷在煤礦機電設(shè)備檢測的應(yīng)用

（1）漏磁探傷在提升鋼絲繩檢測中應(yīng)用。

目前，對于鋼絲繩的日常檢查，大部分煤礦現(xiàn)場仍然采用著目視手摸等傳統(tǒng)的檢測方法。由于人工目視方法的準確性和可靠性有限，且檢測速度慢、效率低；另一方面，定期更換鋼絲繩又會造成巨大的浪費?；诖?，華中理工大學(xué)機電工程公司與高峰礦業(yè)公司，針對礦用提升機鋼絲繩無損檢測技術(shù)開展了研究[9]，采用MTC-B型檢測儀對其使用的鋼絲繩進行精確檢測，并根據(jù)確切的探傷結(jié)果判斷鋼絲繩殘余承載能力，評估鋼絲繩的安全系數(shù)，預(yù)測其使用的壽命。通過多次的實測使用，該MTC技術(shù)實用、可靠、先進、方便，解決了鋼絲繩的在線定量檢測問題，改變了以往靠人工目測和游標卡尺量的情況，提高了鋼絲繩的利用率，節(jié)約了成本。

（2）漏磁探傷與X射線探傷在鋼絲繩芯輸送帶檢測中應(yīng)用。

由于煤礦井下環(huán)境條件惡劣，輸送帶鋼絲繩的安全檢測是安全生產(chǎn)中的重要工作，斷繩銹蝕及接頭抽動等條件下運行都屬于安全隱患。對于其安全檢測，一般采用的X光透視法，但存在以下弊病[10]：檢測時必須停止生產(chǎn)，且需加大風(fēng)量；因光源較小，對整條輸送帶及其所有的接頭檢測難度較大、耗時長；對輸送帶的銹蝕、小幅度斷繩及抽動等情況不易被檢測到，且X光輻射會造成人員身體損害。因此，使用需要一種全面自動檢測的裝置。大同煤礦集團公司通過安裝ZSW-II型煤礦用鋼芯輸送帶漏磁無損監(jiān)測裝置，該裝置可實現(xiàn)輸送機運行中鋼絲繩芯各種斷繩、銹蝕、接頭抽動、移位、鍍鋅層老化等情況的在線檢測及精確定位，可將檢測報告進行局域網(wǎng)數(shù)據(jù)共享[11]。

3 無損檢測在煤礦機電設(shè)備檢測的發(fā)展趨勢

基于以上應(yīng)用分析，煤礦設(shè)備無損檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢如下：

（1）研制新的防爆型、本安型礦用無損檢測裝置與設(shè)備。隨著計算機技術(shù)、電子信息技術(shù)的進步，高效率、高精度、高靈敏度、的無損檢測裝置不斷涌向工況企業(yè)現(xiàn)場，為現(xiàn)場的機電設(shè)備安全檢測提供了強有力的支持。因而結(jié)合煤礦生產(chǎn)條件，應(yīng)該研制防爆型、本質(zhì)安全型防爆檢測裝置與設(shè)備，并且其形式將趨于便攜式、低功耗。

（2）建立系統(tǒng)的無損檢測評價準則與體系。隨著無損檢測技術(shù)在煤礦的應(yīng)用，各類設(shè)備的無損檢測技術(shù)應(yīng)用特點不一、方法各異，評價準則不統(tǒng)一、評判標準各異不利于無損檢測技術(shù)的信息共享與推廣，因而，科學(xué)系統(tǒng)地建立礦用無損檢測技術(shù)評判體系，規(guī)范其應(yīng)用技術(shù)細節(jié)，將是礦用無損檢測技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

（3）建設(shè)煤礦機電設(shè)備無損檢測診斷技術(shù)網(wǎng)絡(luò)。國內(nèi)外煤礦設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對綜采工作面和礦井運輸、通風(fēng)、排水、供電等設(shè)備工況參數(shù)以及礦井瓦斯?jié)舛鹊拳h(huán)境參數(shù)的自動化監(jiān)測和控制，但無法對煤礦機電設(shè)備關(guān)鍵部位的缺陷進行實時監(jiān)控。所以，建設(shè)無損檢測技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，對煤礦機電設(shè)備的安全運行狀況實施監(jiān)測，并實現(xiàn)信息共享是現(xiàn)代化煤礦機電安全管理發(fā)展的必然趨勢。

4 結(jié)語

通過綜合分析無損檢測技術(shù)在煤礦機電設(shè)備檢測中的應(yīng)用現(xiàn)狀，得出無損檢測技術(shù)在我國大部分煤礦機電設(shè)備的運行維護過程中發(fā)揮著重要作用，對煤礦安全高效生產(chǎn)具有重要意義。由于煤礦工況復(fù)雜，煤炭企業(yè)應(yīng)加強無損檢測技術(shù)隊伍建設(shè)、研制新的防爆型或本安型無損檢測裝置和設(shè)備，并且系統(tǒng)、科學(xué)地建立煤礦機電設(shè)備無損檢測評價體系，以及煤礦機電設(shè)備無損檢測技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，以提高設(shè)備檢測效率與檢修質(zhì)量。

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作者簡介：薛濤（1989-），陜西西安人，助理工程師。