煤矿机电设备检测工作中超声检测技术的优势及运用措施

煤矿机电设备检测工作中超声检测技术的优势及运用措施

毛雯俊  何江

昆明煤炭设计研究院有限公司 昆明 650000

摘要：超声检测技术应用于煤矿机电设备检测有着显著优势，应用措施也较为广泛，它对于提升设备运行可靠性，安全性以及经济性起到了至关重要的作用，对于我国煤矿的安全生产起到了积极推动作用。

关键词：煤矿机电设备检测；超声检测技术

前言：将超声检测技术应用于煤矿机电设备的检测工作有着十分重要的意义，本文研究的目的就是为了探究超声检测技术对煤矿机电设备的检测优势以及使用措施。煤矿机电设备作为煤矿生产过程中最主要的设备，它的安全运行关系到煤矿的产量以及人员的安全。而机电设备是否可靠，安全，取决于是否经常进行检测及维修。超声检测技术是目前煤矿机电设备检测领域的先进非损伤技术之一。

1. 煤矿机电设备检测工作中超声检测技术的特点

1.1非破坏性检测

超声检测技术具有非破坏性的特点，它利用探头将超声波传输到被测物内，接收反射回的信号，在不破坏被测物的前提下发现目标物内部结构及缺陷。

1.2能够检测内部缺陷

超声检测技术可以对煤矿机电设备中存在的裂纹，夹杂和气孔等内部缺陷进行有效检测，有利于提前发现设备存在的安全隐患。

1.3高灵敏度和精度

超声检测技术可以对煤矿机电设备中存在的裂纹，夹杂和气孔等内部缺陷进行有效检测，有利于提前发现设备存在的安全隐患。

1.4适用范围广

超声检测技术对很多材料都有很好的适用性，其中金属，合金和塑料在煤矿机电设备检测方面有着较为广泛的用途。

1.5可远距离检测

超声检测技术能够通过传感器在较远范围内探测内部结构及缺陷，有利于保障检验人员安全，也便于对装置进行综合检测。

图1  超声检测技术原理图

2. 煤矿机电设备检测工作中超声检测技术的优势

2.1非侵入性

超声波以机械波形式存在，其频率比人类听觉范围更高，声音波一般界定在20千赫兹以上。就非侵入性检测而言，超声波主要用于材料及构件的检测与评价，因为它可以穿透各种材料，检测出其中存在的各种缺陷。该检测方法可利用传感器向装置内导入超声波，再对返回信号进行分析，从而检测出裂纹，孔隙或者异物等任何潜在问题。与传统破坏性检测方法如拆解或者破坏设备表面来检测相比，超声波无损检测技术可以避免设备损坏。这对需要保持设备完整性或者为了保持设备价值与性能的领域来说特别重要，例如航空航天，核能以及医疗设备制造。由于超声波无损检测不影响设备正常工作，使工程师及技术人员能定期检查设备，发现潜在的问题，采取预防性维修措施。有利于提高装置可靠性与安全性，降低意外故障与维修成本，延长装置使用寿命。

2.2高灵敏度

超声检测技术属于非破坏性检测手段，它通过超声波在材料内的传播与接收，评价其内部缺陷，结构状况及性能特征。该技术能够高效检测出细小裂纹，磨损和松动等细小缺陷而不损害材料完整性，从而对设备健康状态进行可靠评价。一、超声检测技术能够检测微小裂纹。利用超声波在材料中的渗透与反射可准确探测出材料内微小裂纹是否存在及部位，以便及时发现疲劳性缺陷，对诊断设备早期故障十分灵敏。同时也有助于工程师对材料寿命及耐久性进行评估，从而预先采取修复及加固措施以避免裂纹扩展造成设备故障。二、超声检测技术还能检测磨损问题。无论机械设备或是结构材料在长时间使用过程中都有可能造成磨损，超声检测技术能够利用超声波衰减与散射的差异对表面或者内部磨损状况进行鉴别，从而有助于保养工程师对设备磨损情况进行及时、准确地检测与评价，对零部件的修复与替换提供所需的数据支撑。另外，超声检测技术对松动的敏感性较高。材料出现松动一般是因为连接结构出现破损或者松散，这类问题会造成设备故障，存在安全隐患。超声检测技术能够通过对超声波传播速度以及反射信号进行检测，从而对松动区域进行探测，及早发现以及对这些问题进行处理，有利于避免因设备在工作时出现松动而引发危险情况。

2.3宽泛适用性

超声检测技术属于非破坏性检测手段，它利用超声波在材料中的传播特性评价其内部结构及品质。该技术适用于包括金属与非金属材料在内的许多材料与结构形式。它可用于检测材料中缺陷，裂纹，气泡及异物，因而对保证材料及结构的安全性与可靠性有重要意义。煤矿机电设备中超声检测技术适用性特别显着。一、能处理设备材料多样化的特性不论金属或非金属材料超声波均能穿透和探测。二、由于本技术不受限于结构形式，可实现复杂结构及密封设备的综合测试，且不需要将设备拆下，对于维修及养护方面有很大价值。

2.4实时监测

超声检测技术作为一种非侵入式检测手段，利用超声波在物质中传播的特性对物质或设备的完整性，组织及性能进行检测与评价。它能实时提供数据，原理是通过探测超声波在天体内部传播，然后分析天体内部结构及状态。一、利用超声波的传播速度和介质密度，弹性模量及其它物理性质有关的原理，可得到物体内部结构细节，其中包括缺陷，裂纹和腐蚀。通过对设备运行状态的持续监控，可实时了解其健康状况。当设备发生异常时，如内部构件损坏或者变形等，超声检测技术能及时捕捉这些变化，为设备维护及故障诊断提供了重要的依据。二、利用超声检测技术对设备的状态进行实时监控，能够帮助运营人员发现设备的工作异常情况，并对设备可能出现的问题进行预先预警。同时超声检测技术的应用也有利于对装置的操作参数进行及时的调整，从而保证装置在最佳的运行状态下。举例而言，若超声检测技术对设备某一零件的磨损或失效进行监控，运营人员可依据超声检测结果对相关的操作参数进行调整，本实用新型延长了设备寿命和提高了运行效率，同时减少了维护成本。另外超声检测技术具有实时监测能力，也有利于制订科学设备维修计划。通过不断地对设备进行状态检测，能够对其工作寿命及性能退化趋势进行分析，并提供数据支持对其进行维修与更新，从而保证其一直处于安全、可靠的运行状态。

3. 煤矿机电设备检测工作中超声检测技术的具体应用

3.1裂纹和缺陷检测

超声检测属于非破坏性检测方法之一，常用于材料或者构件内部缺陷如裂纹，变形等的检测。超声检测借助高频声波在物质中传播与反射的特性，有助于识别物体内部存在的问题，评价物体对结构完整性与安全性产生的作用。超声检测的原理就是把超声波导入材料内部，依据声波在各种材料内部的传播速度及反射特性就能判断出是否有裂纹，缺陷和壁厚变化。该方法可以检测出微小裂纹及隐蔽缺陷，从而可以对设备或者部件的健康状况做出综合评价，有利于防止事故的发生及及时修复。在实践中，超声检测一般涉及到利用超声探头及仪器将超声波导入材料内部，对反射信号强度，时间及形貌等进行测量，从而推断出材料内部缺陷的种类，尺寸及部位。超声检测也可与超声扫描成像等成像技术相配合，提供更为直观的内部结构信息。

3.2材料厚度测量

超声测厚技术在金属及非金属构件厚度测量中应用广泛。该技术是利用发出超声波脉冲和测量其在材料内部反射回材料中的时间实现厚度测量。它具有精度高，可靠性好，对被测物完整性无影响等优点。将超声测厚技术应用于煤矿机电设备，可实现构件厚度快速，精确的检测。这样有利于对物料磨损程度进行监控，对设备寿命及安全性进行评价，及时采取措施进行维修或更换，以规避可能出现的安全风险及生产中断。采用超声测厚技术时需全面了解特定材料类型及声波传播特性，选择合适的探头及参数开展测量工作。同时操作人员要经过专业培训才能保证测量过程准确可靠。将超声测厚技术运用于煤矿机电设备的维修与管理，对确保生产安全和延长设备使用寿命有着十分重要的作用。

3.3焊接质量评估

超声测厚技术在金属及非金属构件厚度测量中应用广泛。该技术是利用发出超声波脉冲和测量其在材料内部反射回材料中的时间实现厚度测量。推行超声检测，需有专业技术人员及相应设备。一般采用超声波传感器向被测材料内导入高频声波，依据超声波传播速度，衰减及反射情况对焊缝质量进行评价。该方法可检测气孔，夹杂物，裂纹和未熔透焊接缺陷，帮助找出潜在结构弱点并预防可能发生的事故。超声检测技术在使用过程中需综合考虑很多方面，主要有焊接材料种类及厚度，设备几何形状以及环境条件。通过超声检测技术的应用，工程师们能够尽早检测出焊接接头存在的各种质量问题并对其进行有针对性的维修，从而保证设备安全运行及性能完整性。

3.4引导波检测

引导波检测是利用了超声波在部件内表面的传播特点，可以作用于距离探头较远部位的缺陷，应用前景广阔。引导波技术被广泛应用于管道，薄壁构件及复合材料的检测中，特别是矿山设备领域中可以对金属管道，轴承，齿轮等部件内裂纹及磨损进行检测。引导波传播路径一般沿构件表面或近表面传播，从而可以达到大面积区域完全覆盖的目的，不需要与被探测对象直接接触，同时还可以探测出结构中存在的隐藏缺陷。另外由于引导波对非均匀、复杂结构有较好的适应性，因此在探测过程中会忽视很多常规超声波探测时遇到的难题，例如涂层或者腐蚀表面等问题。引导波技术应用于矿山设备是非常重要的。比如通过引导波技术能够及时探测到金属管道内腐蚀，开裂等情况，继而规避管道突发破裂带来的隐患；还可用来对轴承、齿轮等部件进行磨损检测，以便预先发现问题、解决问题、延长装置使用寿命。应注意引导波检测技术应用中需综合考虑构件几何形状，材料特性及缺陷种类与尺寸，以保证检测准确可靠。

3.5联轴器检测

超声检测技术作为常见的非破坏性检测手段之一，它通过向被测对象引入超声波，并利用其传播速度及衰减特性在不同物质中的差异性进行检测，以检测和定位材料内部是否存在缺陷，异物或者损坏。该技术可用于煤矿机电设备联轴器接合部位异常探测。对联轴器超声检测首先要有适当的传感器选型与布局，保证能覆盖联轴器联接处的全部关键区域。再通过发射与接收超声波并结合信号处理与分析可检测出联轴器联接处的多种异常，如断裂，磨损及裂纹。另外超声检测技术也有助于联轴器连接部位的材料性能评估，如测量材料厚度及声速等，以确定连接部位材料疲劳，变形或其他问题。整体来看，将超声检测技术运用到煤矿机电设备当中，能够对联轴器连接部位异常情况进行及时准确的检测，有利于防止意外停机及安全事故的出现，确保设备及人员安全。

3.6轴承监测

将超声波技术应用于轴承监测，是预防性维护的十分有效手段。利用超声波检测仪器可对轴承状态进行实时监控，检测出早期磨损及损坏征兆。该监测方法有助于设备操作人员预先掌握轴承健康状态，以便及时维修与保养，避免轴承故障造成设备故障及生产中断。超声波技术在轴承监测中的应用是由于在轴承发生故障时会产生具有一定频率与范围的超声波信号。通过检测仪器可对上述信号进行捕捉和分析以确定轴承是否存在摩擦，磨损和润滑不良异常状况。通过监控这些超声波信号变化情况，能够达到即时准确地评价轴承状态。在实践中，超声波监测既有助于对设备剩余寿命进行预测，又能为维护团队制定并优化维护计划提供重要数据支撑。另外，因超声波检测不需要与装置表面接触，所以还可对装置运行过程中实施监控，大大方便维修工作。

总结语：

总体来说，超声检测技术有助于提升煤矿机电设备运行的安全性，可靠性与效率，降低因设备故障与破坏而导致生产停工与安全事故。

参考文献：

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