煤矿机械设备无损检测技术研究

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摘要：以煤矿机械设备无损检测技术为对象开展探究。在分析煤矿机械安全检测中常见无损检测技术的基础上，对不同无损检测技术在煤矿机械设备检测中的应用开展了分析探究，希望能够为其他矿井相似工程的开展提供借鉴与参考。

关键词：煤矿；机械设备；无损检测；超声波检测；渗透检测

无损检测是指在不对物品原有材料及结构造成破坏的情况下，在较短时间内获得设备的整体检测结果，从而便于作业人员及时掌握设备状态信息，更好地做出生产指导决策，提升作业综合效率。较为常见的无损检测技术主要包括超声波检测技术、磁粉检测技术、渗透检测技术、射线检测技术和电涡检测技术等[1]。由于无损检测技术具有不具备破坏性、设备体积小、检测灵敏度高等诸多优势，在众多行业中应用广泛。特别是随着近年来煤炭产业的蓬勃发展，煤矿井下生产中对各类机械设备的需求不断增长，无损检测逐渐成为煤矿生产安全检测所不可或缺的重要手段之一。

1煤矿机械安全检测中常见无损检测技术

1.1超声波检测技术。超声波检测，也称“超声波探伤”，其原理是借助人耳无法辨识接收的超频声波（频率一般介于20Hz～20kHz）对设备进行探伤作业。由于超声波方向性好、穿透性佳且声波能量较高，在传播中遇到不同介质分界面时能够有效反射，可以对设备中存在的微小损伤进行有效探测。在进行检测作业时，超声波探头要与待检作业面具备良好的接触性，中间不可以有空气。在具体操作时，应当辅以相应的耦合剂排空探头与工作件之间的空气。这样探头方能向工作件发出有效的超声探波，并在接触缺陷界面后反射，反射信号转化为电信号后，传输至分析装置进行分析处理。超声波检测技术检测精准度高，最小能够检测1mm级别的设备损伤，但其只能对机械设备的内部缺陷予以有效检测，无法对设备的表面缺陷或近表面缺陷予以有效检测。1.2磁粉检测技术。这种检测技术是基于漏磁原理进行机械设备探伤的。作业时，检测人员先通过磁场将铁磁性材料磁化，若铁磁性材料表面或近表面存在损伤，则磁场磁力线会在这些不连续处发生变形生成漏磁场。此时，再在磁场中洒上调配好的磁悬液，则漏磁场周边会吸附磁粉，从而形成肉眼可辨的磁痕。通过对这些磁痕的分析便能够对工件表面或近表面存在的缺陷予以明确判定。一般来说，磁粉检测技术适用于对铁磁性工件表面或近表面微小损伤的检测。1.3渗透检测技术。渗透检测技术是指借助液体所具备的虹吸效应，实现对检测物品表面损伤有效鉴定的一种无损检测技术。渗透检测法又包括着色法和荧光法，应用较多的是着色法。着色渗透检测中需要使用3种化学制剂，分别是清洗剂、渗透剂和显影剂。作业时，先使用清洗剂对检测对象表面进行全面清洗，随后向其表面喷洒渗透剂，并静置一段时间，确保渗透剂充分渗透进检测对象表面后，再使用清洗剂对检测对象表面进行清洗，然后使用显影剂显影。常用的显影剂多为白色，一旦检测对象表面存在损伤，则渗透进裂纹内部的渗透剂会被显影剂吸出并显像成红色痕迹，肉眼就可以观察到[2]。应用渗透检测技术不仅能够对铁磁性材料工件进行检测，还能够对非铁磁性材料工件进行检测。不过，应用这种技术仅能对工件表面的损伤进行检测，无法对近表面和内部损伤进行检测。

2无损检测技术在煤矿机械设备检测中的应用分析

2.1设备传动轴检测。传动轴是煤矿机械设备的重要组件，例如提升机主轴、天轮轴、带式运输机主轴、通风机主轴等均属于极为重要的承载部件，在井下长期的作业中，这些部件内部极易产生疲劳裂缝。一旦无法及时发现并处置，这些内部损伤便会不断延伸，最终引起传动轴断裂，从而造成安全事故。在煤矿生产作业中，定期对各个机械设备传动轴进行超声波检测，能够有效防范传动轴断裂故障的出现。现阶段，常用煤矿机械设备传动轴的长度介于600～4000mm，多使用A型脉冲反射式探伤设备，对传动轴端面进行轴向纵波检测，并辅以径向横波检测，从而实现对传动轴内部损伤的有效测定。检测作业时，必须结合传动轴具体形态对其相应的轴向波或缺陷波予以判定。图1所示即为传动轴轴向和径向检测位置示意图。2.2风机叶片检测。井下通风机是煤矿生产作业中不可或缺的大型机械设备，其主要功能是向井下持续不断地输送新鲜空气，从而确保井下作业人员的安全和健康。因此，确保风机运行有效性，避免其存在安全隐患至关重要。风机叶片是构成矿井通风机的核心组件，长期以来在恶劣的井下作业环境中运行，其转动的重要承载部位均易产生疲劳裂纹。若不能对叶片进行及时更换，叶片裂纹便会不断拓展延伸，最终导致叶片断裂，而且单一叶片的断裂损伤往往还会导致其他叶片损伤，从而埋下较大的安全隐患。这就需要在煤矿生产作业中将风机叶片损伤检测作为叶片日常维护中的常规项目来开展。在对叶片进行无损检测时，首先应当彻底清洗被检测叶片，然后再对叶片进行检测并对其存在的损伤缺陷进行记录。完成检测后，要及时清除叶片上残存的清洁剂，以免腐蚀叶片。结合通风机叶片的形状和材质，在进行叶片检测时多采用磁粉检测技术或渗透检测技术。对于铁磁性材料的叶片，应当优先应用磁粉检测技术；对于铝合金非铁磁性材料，则应选用渗透检测技术。此外，需要注意的是，在进行检测时除了对风机叶片进行检测外，还应对叶片和轮毂连接处进行检测。图2所示即为风机叶片检测位置示意图。2.3井下提升机连接件检测。提升机连接件主要包括马镫、销轴、吊钩和连杆等，这些组件均是煤矿提升装置的核心承载组件，其受力集中区域非常容易产生裂纹。因此，定期对其进行无损检测，并更换存在损伤的连接组件，对于确保煤矿生产作业安全意义重大。在对上述组件开展检测作业时，常运用磁粉检测技术或渗透检测技术对工件的表面损伤进行检测，同时辅以断面纵波超声波检测技术，以探明内部是否存在损伤。图3和图4所示分别为销轴超声波检测位置示意图和吊钩渗透检测位置示意图。

3结语

机械设备作为现代化煤矿生产中至关重要的核心组件，对煤矿生产综合效益有着直接的影响，确保这些机械设备的运行有效性，实现设备损伤的及时探明，对于保障煤矿生产安全至关重要。因此，矿井管理者必须高度重视相关问题，在煤矿生产中积极组织专业人员开展相关问题的研究探讨，引进先进技术，开展设备损伤探测，实现故障隐患的及时发现和排除。

参考文献：

［1］王建明.超声检测技术在煤矿机电设备安全检测中的应用［J］.内蒙古煤炭经济，2018(12)：28-29.

［2］郝利嘉.电磁超声无损检测技术在煤炭中的应用［J］.山东煤炭科技，2015(12)：177-178.

作者:张锴 单位:同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司