煤矿机电设备健康管理关键问题

摘 要：本文对煤矿机电设备的健康状况管理展开讨论,以为例,探讨了以BPR理论为基础的设备健康状况监控流程.最后结合机械设备的P-F曲线和健康状况的演化曲线,探讨了点检法在预测设备故障中的应用.

关 键 词：煤矿机电设备；健康管理；BPR流程；点检法

1.概述

当前煤矿生产已经大部分实现了机械化开采,整个流程由不同类型的呈流水线作业的方式来完成.在这一过程中一旦设备出现了计划外的维修或临时故障,都会影响到整个煤炭生产线的正常运转.因此对处于工作状态的各类设备的健康状况进行跟踪评估、预防机械事故就显得尤为重要.但由于在这一过程中所涉及的设备种类和数量都非常多,单靠管理人员,往往不足以应付这一庞杂的工作,因此在多数情况下都会采取时候维修和预防性维修的策略.这种传统的检修方法尽管也能够取得较好的预防事故效果,但会造成设备停机时间过多的问题,而预防性的检修也可能造成过渡检修或检修不足的问题.

对于像煤矿机械设备管理这一复杂问题,国内外学者都曾展开过一定的研究.目前所取得的研究成果来看,得到普遍认可的研究思路是依据预测与健康管理理论来对煤矿节点设备在未来一定时间内发生故障的可能性进行预测,并随着采取必要的保护措施.显然,要对煤矿的各类机电设备都要做到状态预测和故障预防是一个非常系统的工程,所以应当以系统研究的角度,将故障检测与隔离、故障诊断、故障预测、健康管理和部件寿命追踪等能力进行整合,从而为机电设备的故障预测提供技术支持.本文将以煤矿为例,探讨机械设备对健康管理方面的问题.

2.煤矿机电设备健康管理中的主要问题

在当前煤矿机电设备管理中,主要问题来自于设备检修经费不足,专项经费在管理方面也容易遭到挪用.此外,由于存在多头管理的问题,煤矿不同部门之间所掌握的机械设备数据参差不齐,不同部门之间所掌握的数据出现矛盾的情况并不罕见.同时由于缺乏系统化的预防性检修和预测性维修制度,发生设备故障后一般都采取紧急抢修的办法,对故障缺乏预见性,经常处于被动地位.

3.设备健康管理BPR流程

煤矿机械设备承担着繁重的工作任务,从设备的采购、设备运行、再到维护与检修,都应当给予足够的重视才能最大可能的消除隐患.而从以上过程实施的步骤来看,呈现出流程化的特点.

因此本文借鉴BPR流程优化理论来研究煤矿机电设备在各个阶段的健康状况控制问题.结合煤矿的实际情况,将其分为以下若干不同的阶段来展开讨论：

1设备前期管理阶段在这一阶段的主要任务是完成所需施工设备的资金预算和编制采购计划.在制定采购计划时最关键的因素是避免重复投资而造成资金浪费.应当是在对煤矿实际需要做充分了解的基础上来合理安排资金预算.

2设备运行管理阶段这一阶段在设备的寿命周期中所占的时间最长.因为设备出现故障一般都在设备使用的早期和末期.在中间的使用阶段发生故障的几率相对最小.因此在机械设备的运行管理阶段的关键任务是对使用中的设备做定期的健康状况检查,对不同类型的机械设备的使用、磨损、过往故障等数据做较为详实的记录,既可以有效的掌握机械设备的实际运行状况,又可为日后的检修提供必要的参考.

3设备维修管理阶段处于维修管理阶段的机器一般都是寿命的末期,此时需要对可能发生的故障早做预防,这一阶段的工作中心已经转移到了在保证机械设备不发生安全事故的前提下,尽量降低维修管理费用上来.如果自身不具备全面维修各类机械设备的能力而需要高昂费用,维修任务外包给修理单位,应当做好故障类型的认定工作.在机械设备故障维修拆解前和拆解后都应当做好现场记录工作,对机械设备的实际故障留下书面记录,既可以为类似设备的故障预防积累经验,又可以在计算维修费用时有理有据.

4设备租赁管理

在某些特定的情况下,煤矿可能需要借助特种施工工具才能展开正常的开采工作,如果单独购置此类设备,可能因为使用时间太少而造成巨大浪费.此时应首先考虑租借外单位的施工设备来完成.在需要租赁外单位设备时,应在管理部门审批和留下书面记录的前提下进行.此外,也可能存在本单位有部分闲置的机械设备,当存在外租机会时,应积极响应,提高设备的使用效率,同时也可以增加经济收入.但这些活动都应当在管理部门认可的前提下进行.

5设备报废后善后管理

这一阶段的主要问题是清理设备残值,更新可用设备的登记状态,完成单位资产的清算盘点等会计工作.同时应统计同一类型设备的实际使用寿命,以及在使用过程中发生过的故障类型、频率、发生时间等因素,为类似设备的使用和维护积累经验.

4.设备健康状况的预测方法

4.1设备健康状态演化曲线

煤矿设备的健康预测是设备健康管理中的关键问题之一.通过实践经验,可总结出某类机械设备在发生实际故障前的一些关键性的特征,如噪音、震动、挠度变化等.在设备出现这些关键性的故障预兆后（P点）,到实际发生设备的功能性故障（F点）还有一定的时间,这一时间的长短以设备类型的不同而不同.理论上通常将这一时间段称为设备性能状态变化的“P-F理论”.而机械设备的寿命一般又都满足“浴盆曲线理论”,机械故障主要发生在设备使用早期和末期,设备健康的退化过程随着时间的推移发生变化,从正常状态下降至功能效的过程如图1所示：

由图1可见,可根据当前所处的健康状态及所承受的负载,预报系统出现故障的时间.可采取的有效措施为“点检法”.

4.2点检法

点检法的核心思想是一定的标准、一定周期、对设备规定的部位进行检查,也可一定程度上避免过度维修.在煤矿机械的点检中,关键是确定各类机械的点检的部位、给部位的健康状况控制参数,以及实施设备点检的周期.

一般而言,点检法都针对的是设备的关键部位,尽管不同设备监测位置不一样,但都需要做好标记,以保证测试的是同一部位,从而确保点检的有效性.在选择点检的控制参数时,主要从温度、震动、噪音这三个主要对方面来进行判断.在参照设备设计标准和使用年限的基础上合理的确定其正常范围值.点检的周期和设备的安全重要性程度有密切关系,由图1可见,点检的周期显然不应当超过设备出现早期故障的时间点（如P-F曲线的P点）,而在之前安排若干次点检,一般为这一时间段应为点检周期的3～4倍,当安全要求更高时,可进一步增加点检的频率.如图1中的曲线不易得到,还可采用最小费用原则来计算点检周期,其具体数值可由事故后的平均维修费用除以点检一次的平均费用,开方后乘以系统比例系数的方法得到,可用于普通生产设备的点检周期计算.