超聲檢測應用于煤礦機電設備檢測研究

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超聲檢測技術實際上是憑借著超聲的視頻方法，利用攝像機進行圖像獲取以后結合聲音監聽的設備，對于所需要檢測的區域進行探測，能夠起到一種安全防范和高效檢測的效果，屬于自動化檢測的范疇，也是煤礦設備安全系統中十分重要的組成部分。作為一種新型智能檢測系統，超聲檢測在搭配煤礦機電設備其他功能以后，能夠為整體的煤礦機電設備管理營造安全可靠的環境，提供更多高效的信息。目前，超聲檢測技術已經在我國越來越多的煤礦企業中發揮著愈發重要的作用，在未來更會有較大的改進上升空間。

1超聲檢測技術相關概述以及應用到煤礦機電設備檢測的價值

1.1相關概述

超聲檢測作為一種無損的技術，是指專業人員將超過20kHz的振動波用于具體探測一些高敏感的設備和儀器。超聲波檢驗技術更多是通過借助探頭發出超聲波，隨后再運用耦合劑將超聲波傳遞到機械設備的內部。若是發現金屬內部存在缺陷，利用超聲波檢測技術可以在短時間內快速識別其發生情況并發出反射，當接收到反射信號以后，也能夠在顯示屏上形成對應的脈沖圖形，技術人員通過圖形可以確定設備缺陷的位置[1]。目前，該技術能夠在關鍵的領域發揮出高效的作用。區別于傳統的技術，超聲波檢測技術的操作過程較為簡單，不僅探測速度較快，且探測的厚度很大，而且不會對人體產生較大的影響和傷害，能夠及時有效地檢測到儀器中的運行情況。許多煤礦機電設備在生產加工的過程中，正是因為制造工藝及機械強度等多方面的原因，使得機械設備內部會存在諸多故障，因此，若是能夠使用超聲檢測技術，自然能夠在短時間內快速有效地避免一系列故障。

1.2價值分析

煤礦機電設備的安全性一直牽動人心，主要是我國近年來出現了一系列關于煤礦安全的事故，造成了大量人員生命、財產的損失，而煤礦機電設備的安全系統也是防護人民群眾生命、財產安全的重要所在，煤礦安全涉及的一系列檢測功能可以很好地滿足檢測現場中一些監督管理的要求，但是，目前煤礦機電設備的安全系統雖然更加注重自動化程度的提升，而所安裝的一些設備檢測系統卻會呈現出不同程度的功能缺失等問題，在具體運行時也會因為設備所具備的自檢功能不穩定或其他因素而產生故障。一旦設備接收到錯誤的指令時會出現自檢的情況，自動故障指令將其推送到煤礦機電設備安全系統控制終端以后，檢測設備會因此而出現連鎖控制的問題，更會對整個檢測系統造成不良的影響。再加上現有的一些煤礦機電工程中所涉及的檢測技術和工序系統布線較為復雜，或是設備本身并不具備防水防潮的功能，也很容易因此而受到電磁干擾。在應用超聲檢測技術以后，作為當前煤礦機電設備最具有安全性，未來會著重發展的主流技術，能夠做到對視頻信息進行及時處理。超聲檢測只需要遠程就能夠達到實時檢測的目的，還能夠對視頻圖像進行加密處理。目前，我國煤礦有許多位置環境相對惡劣，并不適合直接派遣工作人員進行現場的監督，便可以采用這種超聲檢測技術，不僅方便查找，也能夠在具體檢測時建立起對應的數據庫，及時看到現場畫面[2]。因此，這種超聲檢測技術可以在無人且惡劣的環境下使用，有著其他檢測技術所無法比擬的優勢，值得在未來進一步推廣和應用。

2煤礦機電設備檢測的常用技術及應用現狀

2.1常用技術

2.1.1對應故障的記錄檢測診斷技術該技術是指在煤礦機電設備運行并出現明顯的故障時，可以對周圍的零部件進行診斷和測試，明確故障發生的范圍以及造成故障的主要因素。該診斷技術是目前我國許多煤礦企業應用較為普遍且常見的技術。工作人員需要將故障出現的原因和具體的位置記錄在維護手冊上，這樣能夠方便日后再出現同樣的問題時，最短時間內及時采取補救的措施。2.1.2人工神經網絡診斷技術人工神經網絡診斷作為應用的煤礦機電設備檢測中一項十分重要的技術，也是目前非常熱門的技術手段，可以處理一些更加復雜的非線性映射關系，使維修人員能夠更加清晰、直觀地了解事故發生的原因及具體的位置，幫助其進行判斷，提高故障維修的效率，縮短了檢測時間。2.1.3智能化的診斷檢測技術該技術能夠充分模擬人腦思考的全過程，也能夠投入到煤礦機電設備檢測中，對信息進行篩選處理，并且著重找到具體的問題加以解決。通過不斷完善自身故障處理的方式，能夠為我國煤礦事業做出積極的貢獻。因此，這種智能化的診斷檢測技術能夠很好地來診斷隱蔽性較強且相對復雜的機電設備故障問題。通過歸納人類以往的經驗和知識，通過計算機進行數據邏輯運算以后，能夠準確判別出煤礦機電設備中出現的實際故障及故障產生的原因。2.1.4儀器診斷技術工作人員通過具體的儀器對于煤礦機電設備的內部壓強、轉速及溫度等一系列內容進行分析，采集到計算機內歸納處理。這種診斷儀器不僅方便攜帶，且功能較為齊全，有著較高的智能化水平。2.1.5溫度和壓力的診斷檢測技術該技術能夠更加真實、準確、靈敏地檢測出故障出現的位置、原因及需要維修的方式方法，對零件設備的溫度、壓力、傳統項及軸承、齒輪等進行同時的數據收集、診斷、分析、預測[3]。高效確定設備故障的原因和具體的類型，方便工作人員及時給予補救，針對提示的內容做出預防和改進，并提高工作效率及質量。

2.2應用現狀

2.2.1檢測技術水平較為落后目前，我國仍然有許多地區的煤礦在進行內部機電設備檢測的過程中，所涉及的技術、方法、理念仍然停留在計劃經濟時期。因為資金投入不足，或是技術理念的應用不夠恰當，導致很多施工設備處于嚴重落后的情況，不僅穩定性較差，且結構十分復雜。再加上檢修和維護也較為困難，這無形中對整個檢測技術提出了更高的要求。缺乏高水平的檢測技術為煤礦機電設備安全運行帶來較大的阻礙。2.2.2以往一些配件的檢測方式存在明顯的局限性由于我國以往的檢測更多都是以人工手動的方式進行的，這種檢測工作量大且具有很大程度上的依賴性。若是工作人員業務能力不足，或是工作經驗缺失時，會直接導致最終的檢測效果不夠理想，也會為煤礦機電設備的正常運行帶來帶來很大障礙。

3超聲檢測技術在煤礦機電設備檢測中的應用

3.1在變頻器設備檢測中的應用

超聲檢測技術的類型較多，在投入的煤礦機電設備變頻器檢測中能夠取得較為理想的效果。應用超聲波的探傷儀器能夠有效地檢測到變頻器的變化情況，了解故障產生的原因，將相應的超聲波探頭靠近到變頻器，能夠探測到周圍的電壓電流等一系列數據，并且將這些數據傳輸到相應的故障處理中心，故障處理中心會自動給出相應的處理方法和手段，便于工作人員在短時間內利用超聲檢測技術針對變頻器設備中的故障進行針對性的處理。

3.2在鑄造類設備零件檢測中的應用

在煤礦開采的過程中，所使用到的一系列機械設備類型較多，其中鑄造類機械又是十分重要的組成部分，其內部的結構十分復雜，晶體顆粒較粗。正是因為這些特點，在實際檢測的過程中經常會導致聲波發生散射及出現波紋等情況，這會對超聲波的接收造成很大程度上的干擾和影響。因此，在進行超聲波檢測的過程中，可以選擇一些頻率較低的執行超聲探測頭進行檢測了解。在短時間內選擇頻率較低的探頭，能夠很好地降低信號對其的干擾[4]。考慮到許多煤礦機械設備中所涉及的鑄造類機電設備生產周期較長，并且成本較高，工藝復雜，所以若是發現缺陷時，往往會為整個產品造成巨大的成本損失，也會為相關企業的形象造成嚴重的負面效應。采用超聲檢測技術能夠很好地檢測這類設備中可能出現的問題。目前在超聲波檢測中應用最多的是單通道脈沖反射式掃描儀，這種檢測方法相對簡單，只需要采用自制的調節超聲波掃描儀即可達到靈敏度要求，并且便于攜帶，應用范圍較廣，安全、綠色、環保，對人體無明顯傷害，但是可能會對操作人員本身產生較大的影響，這就要求操作人員要具有豐富的工作經驗及極強的技術能力。

3.3在鍛造設備零件檢測中的應用

一般來講，鍛件的機械零件有著較強的延展性，但是有許多零件更容易在加工和具體制作的過程中出現彎折或是開裂損壞等情況，最終也容易造成很多的裂紋。當零件受到了較大的沖擊力及其他應力作用以后，也很容易在凹槽的位置出現較大的滑動情況。正是因為如此，許多鍛件類的零件在被破壞后，缺陷會很容易集中到中間以及凹槽的位置。在實際生產加工的過程中需要用到大量的鍛件設備，不過許多鍛件設備內部的結構較為復雜，拆除過程也十分繁瑣。這說明專業技術人員很難通過具體拆裝的方式進行設備的檢查。傳統的檢查方式會耗費大量人力、物力和財力，并且檢測的效果也不太理想，在裝拆的過程中更容易直接造成設備的損壞，而采用超聲波檢測技術時能夠在短時間內避免上述的問題。圖1是鍛件類設備零件的檢測方法，在具體使用的過程中可以分別通過3個方面具體進行。第一，可以直接使用執行的超聲探測儀，從軸端開始面對全軸進行檢測和分析，但要注意從兩個方向分別檢測鍛件。若是鍛件本身的尺寸較為有限，可以選用雙徑值型的探頭檢測。第二，可以在檢測時先讓傾斜的探頭直接靠近斷面軸頸的根部，這樣能夠在實際使用的過程中根據具體情況來確定探頭的傾角，在適當調節角度以后，也能夠在傾斜探頭的第一時間檢測軸徑。第三，可以運用較小角度的縱波超聲波探頭來檢測位于鍛件遠端軸徑的根部位置。

3.4在焊接件檢測中的應用

在煤礦機電設備應用中，一系列焊接類型的零件更多會以支架型構件為主，但會涉及使用環境的問題，其所造成的損傷往往會在零件的表面展現。整體的支架類構建使用是否牢固取決于焊接的部位是否牢固。因此，在采用超聲檢測技術時，需要對支架類的構件焊接進行清晰的檢測[5]。使用超聲波儀器，主要是將相控陣和聲波彼此之間相組合，以實現對于支架類構件大面積的掃描，也能夠在煤礦機電設備的檢測中取得十分理想的應用效果。在煤礦機電設備焊接的過程時，應用超聲無損檢測可以有多種檢測的方式，但是在實際檢測中也要選取最為合理的方法。采用超聲無損檢測技術主要是通過將高精度超聲發射換能器產生的超聲波投入到具體的空間中，然后將空間中一系列經過檢測以后的材料所呈現出來的曲線反射。經過反射以及折射后會形成一種全新的接收信號。考慮到部分材料構造的機制不同，因此，曲線的反射折射也會呈現出不同的信號類型。在對信號進行分析并處理以后，能夠及時準確地識別焊接件的缺陷情況。在實際工程中，將超聲無損檢測技術應用到焊接件時要注意以下幾點：第一，要明確一些金屬材料的圖紙設計，根據焊接技術方面的要求選擇合理的超聲無損檢測技術；第二，明確檢測技術的具體時間，按照整個金屬材料的加工環節對基礎處理進行實際的檢測應用；第三，檢測方式確保合理正確，要明確具體技術的探頭位置，這樣能夠提高檢測的精確性和有效性；第四，在利用這一技術進行數據處理的過程中要明確反射波幅，以保證超聲波反射回路和速度的真實性以及完整性。

3.5在關鍵零部件檢測中的應用

在煤礦機機電設備的一些關鍵零部件中采用超聲檢測，更多的是以無損檢測為主，而無損檢測技術在并不傷害零件的同時，能夠對零部件內部是否出現損傷等情況進行探測，是目前最為合適的煤礦機電設備檢測技術，能夠有效發現可能出現的裂痕和缺陷，一旦發現會在短時間內及時補救，不但消除安全隱患，而且也能夠幫助企業避免不必要的損失[6]。應用無損檢測的方式體現在以下兩方面。一方面，對每一款器械的設備主軸進行檢測時，檢測技術的要求會明顯提升，而機器內部結構只要存在金屬構成的物品，并且屬于內部傳播遇到問題時，這種技術會將出現問題的地方反射并且對其進行轉換。另一方面，對液壓支架頂梁或焊接接口檢測時，利用滲透檢測技術能夠等到燃料滲透到表面缺口以后，使材料表面著色，從而能夠更好地去檢測損壞的部位。特別是在利用超聲技術進行煤礦機電設備探傷的過程中，探傷儀屏幕上會出現不同的標識，從而顯示一種非缺陷的回波，這將會對缺陷的判斷造成一定的影響，可能會對最終的識別效果產生誤解。例如：對于工件端面進行超聲波檢測時，采用縱波，縱波結束以后也會對以下波形發生一定的影響，并轉化為橫波，橫波也會在另外一個側面的影響下轉換成縱波，來回轉換以后會出現多次的反射。這種方式再進行定性定量分析時，務必要嚴格根據缺陷定性的空間材料及加工工藝等內容進行綜合性的考量，及時排除一些非缺陷因素，降低對于關鍵零部件缺陷進行判斷所造成的影響。

3.6在安全檢測中的應用

通過采用超聲無損檢測技術，能夠對煤礦機電設備運行的安全性進行高效的檢測，也能夠對設備損傷的位置加以確定，了解損傷的程度，分析設備的最終使用壽命，并且提供明確的參考依據。因此，這種檢測技術能夠很大程度地縮短機電設備部件檢測時間，提高檢測效率，節省檢測的成本。超聲波檢測儀器靈敏度較高，聲波也有著較強的穿透力，因此在進行具體檢測的過程中需要采取必要的保護措施。以一些機械零件方面的超聲波檢測為例，在對零件進行檢測時大多是搖臂箱和變速箱這兩方面，這類儀器零件內部十分復雜，表面呈現出顆粒狀，且集中度不高，較為分散。因此這種特性也會對信號的產生帶來嚴重的不利。運用聲波檢測技術時可以選擇較低的探頭，最為理想的是超聲探測頭能夠提高安全檢測的效率。

4結語

總而言之，在當前的煤礦機電設備檢測中，超聲檢測技術有著較好的靈敏性和無損性，能夠提升機電設備的檢測效率，并且全面提高煤礦的生產效率和安全水平，在未來將會有著更廣泛的應用和改進空間。

作者:薛曉強 單位:陜西小保當礦業有限公司