摘要：煤矿的生产环境较为恶劣，煤矿的机电设备在此条件中长时间不间断工作，零件损坏严重，相关技术人员如不能及时发现设备中的问题，则不能保证机电设备的正常工作，长时间的高负荷工作将导致事故的频发。为此，主要对目前煤矿企业中设备检修的问题进行分析，然后提出采用超声波无损的检测手段对煤炭生产机械设备进行检测并对其优劣进行讨论。
关键词：超声波；煤矿机械设备；检测；应用
引言
煤炭是我国生产中使用得最为广泛的能源之一，因此，煤矿的开采工作就显得格外重要，只有合理有效的进行煤矿开采才能满足社会发展的需要，但在煤矿开采的过程中，难免会出现一些机械设备问题，严重影响了煤矿开采的质量和效率。机械设备超声检测技术在煤矿开采中的应用，有效提高了机械设备维护的便利性，而如何更好地促进超声检测技术的应用，就需要相关人员进行不断探索和研究。
1超声波检测技术简介
1.1超声波检测技术原理
振动频率超过20kHz的机械振动波被称为超声波，而用于探伤的机械波频率通常在2MHz～6MHz之间。超声波检测技术的工作原理是利用探头发射出超声波，使用耦合剂将超声波传递到机械设备内部，在超声波传递过程中，如果发现金属含有缺陷，超声波会在缺陷边界发生反射，当超声波探头接收到反射信号后，会在显示屏上生成相应的脉冲图形，根据脉冲图形的不同，确定设备损坏的类型及损坏位置。
1.2超声波检测技术优点
超声波检测技术是无损检测技术的一种。与传统的无损检测相比，超声波检测技术具有操作简单、探测速度快、探测厚度大、穿透力强、对人体和设备无伤、检测灵敏度高等特点。超声波检测技术对于仪器的裂纹和未融合的缺陷位置检测灵敏度最高。煤矿机械设备在生产加工过程中，许多承载装置（如主轴、连接装置、楔形装置等）因为制造工艺、机械强度、耦合性和设备疲劳强度等原因，造成机械设备内部折叠、裂纹、缩孔等故障，使用超声波检测技术，可以有效避免上述故障。
1.3超声检测技术类型
（1）电磁超声检测技术
电磁超声检测技术的产生主要是借助于电磁声换能器的功能来实现的，电磁声换能器主要是通过电磁效应来实现超声波的激发以及接收，主要是由电磁铁、被测组件以及高频线圈等组成，依靠电磁声换能器的使用，可有效实现在高温等恶劣环境下的无损检测，而在使用电磁声换能器的过程中，通过改变不同形状磁铁以及线圈排列方式，就可以进行超声波纵波、横波等不同频率波的转变。电磁超声检测技术的实现主要是在高频线圈中通过电流，进而试件表面就能够感应到相应的涡流，而这种涡流在外加磁场作用影响下就会先产生相应的罗伦兹力，进行在机械力作用下产生高频的振动，形成一定的超声波，进而被相应的仪器所接收。
（2）空气耦合超声波检测技术
空气耦合超声波检测技术，是通过空气作为耦合剂方法进行的，通过探头发射一定的超声波，先经过空气，再进入试件，进而进入试件的超声波再被相应的探头所接收。该方法因受到诸多因素的影响，例如，超声波是需要空气作为耦合器的，而超声波在空气中的传播是逐渐衰弱的，另外，超声波在进入试件时，在空气和试件表面的接触点会产生一定的声波反射，并且，超声换能器转换效率也会影响超声波的准确检测，既限制了空气耦合超声波检测技术的发展，也限制了在实际中的广泛应用。
2超声波在煤矿机械设备检测中的应用要点
2.1超声波检测锻造类零部件
采用锻造方法生产的机械零部件在制造过程中容易出现裂纹或裂缝。锻造生产的零部件易损部位主要集中在凹槽处、轴肩和轴颈，在工作时受到较大的旋转力、应力或者巨大的冲击力时容易出现折痕。同时，锻造零部件不仅结构复杂，而且组装困难，难以做到先拆除检测再重新组装。采用传统的手工探伤方法，不仅需要耗费大量的人力物力，而且检测精确度差。而采用超声波无损探测技术不需要拆卸机械设备，就可以快速准确地得到探测结果。采用超声波无损探测技术对提升机的主轴进行检测，超声波可以贯穿整个主轴，这样可以对主轴进行全面检测。从而检测主轴的损耗情况，在检测过程中可以根据实际情况，对探测头所处的位置进行调整。
2.2超声波技术检测大型锻件
锻件类机械零件的延展性较好，在加工制作的过程中，容易发生弯折或开裂，最终产生折痕或者裂纹。当零件受到冲击力、旋转力或其他应力作用后，在凹槽位置容易产生滑动现象。所以，锻件类零件发生破坏的区域主要集中在轴肩、轴颈和凹槽处。在井下生产过程中，需要使用大量的锻件设备，由于结构复杂，拆装过程烦琐，很难通过拆装的方式检测设备状态。传统的检测方法会耗费大量的人力、物力，且在拆装过程中很容易损坏设备。使用超声波技术检测锻件类零件，可避免上述问题。锻件类零件的检测方法如图1所示。
1－近端面轴瓦；2－绞盘；3－远端面轴瓦；
4－联轴器；5－减速器；6－电动机
图1锻件类零件的检测方法
第一步：使用直型超声仪探头从轴端面开始对全轴进行贯穿检测，从两个方向对锻件检测，如果锻件的尺寸小，则超声波的探头可选用双晶直型，轴端面位于图中①处。
第二步：使用倾斜探头检测近端面轴颈根部，根据锻件的实际使用情况确定探头的倾角。调整角度，使倾斜探头能够检测到全部的轴颈，轴颈位于图中②处。
第三步：使用小角度纵波超声波探头检测锻件远端面轴颈根部，轴颈根部位于图中③处，可以利用斜探头进行辅助检测。
2.3在矿山变频器检测中的应用
由于超声检测技术的种类比较多，所以在矿山变频器检测中可以使用相应的超声波探伤仪器来进行故障的检测，如超声波探伤仪器可以有效检测到矿山变频器电频变化的情况，通过矿山变频器电频变化的情况就能了解其故障的产生。超声波探伤仪器的使用，主要是将相应的超神波探头靠近矿山变频器，这时候探头就可以探测到矿山变频器的电压、电流等相关数据，进而呈现在超声波探伤仪器的液晶屏幕上，将这些数据传输到相应的故障处理中心，故障处理中心会给出相应的故障处理措施和方法，以便相关工作人员能够针对性地对故障进行处理。
2.4在焊接类机械零件中的应用
在煤矿开采中，焊接类零件多用于支架类的构件，由于使用环境等原因，造成其损伤往往出现在零件的表面，支架类构件的使用是否牢固，主要依据于支架类构件的焊接部位是否牢固，因此在进行超声检测时，需针对支架类构件的焊接处进行检测。在对构件焊接处进行检测时，常使用声波仪器，检测手段主要是将相控阵和声波相结合，通过相控阵的方法能够有效控制超声波的管束，进而实现对支架类构件大面积的扫描，从而产生清晰的超声波扫描图像，该方法在煤矿机械设备检测中比较常用。
结束语
综上所述，煤矿行业在我国经济体系中占据着重要的地位，所以需要对煤矿机械设备进行有效的质量检测，从而保证煤矿工作的顺利开展。如何选择超声波检测技术来进行机械设备的故障排查，就需要相关人员认真分析机械设备的实际情况，进而选择相应的超声波检测技术，从而保证煤矿机械维护工作的高效进行。
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论文作者:王磊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/18
标签：超声波论文; 检测技术论文; 煤矿论文; 机械设备论文; 轴颈论文; 超声论文; 过程中论文; 《基层建设》2019年第6期论文;