预测性维护提高了挖掘效率

采矿不再是四四方方的矿车、鹤嘴锄和金丝雀。¹采矿使用大量设备和巨大的卡车进行昂贵的操作，如果太多机器同时故障，利润就会降低。

因此，采矿公司试图通过采用预防性维护策略来保持设备的平稳运行，这种策略使用计划好的维护时间表。更换部件和流体的时间通常由原始设备制造商(oem)决定，有时需要保修。通过定期更换部件来预防故障比修复意外故障本身更便宜。

但公司发现预防性维护也有一定的竞争力，这种计划依赖于对设备几乎不间断的监控，被称为预测性维护。随着传感器和分析设备的出现，可以在卡车和其他采矿设备上保持数字眼。当需要的时候，机械师可以在灾难发生之前突然出现，或者在某些情况下，更换可以推迟到必要的时候。

帝国石油公司(Imperial Oil)可靠性车队分析师乔里•麦坎(Jory Maccan)等分析师看到了巨大的优势，但变革总是需要克服阻力。Maccan说:“一家公司的文化可以在很大程度上影响预测性维护的成功实施。”

Signet Monitoring & Analysis, Inc.的Ethan Clark说，预测性维护非常有价值，他说服了一些客户让他使用预测性维护而不是预防性维护。

“我想说，说服当地设备经销商可能需要6个月的时间。这在很大程度上取决于设备所有者和当地经销商之间的关系。”

预测节省的钱

一些美元会有所帮助预见性维护是有意义的。卡特彼勒全球矿业公司的Sean Gladieux提供了一个例子，说明预测性维护真的很有帮助。一辆矿用卡车的高压泵出了问题，预测维护系统发现了问题。虽然这架飞机没有计划维修，但该公司还是继续进行了12个小时的维修，花费了约7.5万美元。如果意外失败，生产力损失将达到99万至55万美元，零部件成本将达到37.5万美元，人工成本将超过6.5万美元。仅一辆卡车就损失了近100万美元。²

克拉克说:“预测性维护当然比预防性维护或事故维护更具成本效益。”

“预测性维护技术通常使用传感器来监控设备系统。例如，当发动机后处理系统接近堵塞时，^3.我们可以使用车载排气压力传感器来识别这种情况，并计划更换柴油颗粒过滤器，”BC运输公司车队维护工程师埃姆林•厄格(Emlyn Eager)表示。他曾供职于全球最大的卡特彼勒(Caterpillar)经销商Finning，在那里他接触过许多采矿设备。

使用预测性维护，目标是在故障发生之前识别故障，并在故障发生之前更改组件。这将最大限度地延长组件的服务间隔，而不会导致灾难性服务故障的额外费用。

通常服务间隔时间过早。”无论是OEM、发动机制造商、轴承供应商还是其他人，他们都希望自己的产品在例行维护检查之间运行。”

Clark说，当监测趋势发生变化时，这意味着需要调查并修复设备、原因或变化的来源。

接近但不失败

预见性维护与基于状态的维护重叠。基于预测的维护使用高级统计信息来了解从基于状态的维护中可能找到的数据，并在故障发生之前捕获故障。

伊格说:“这是相似的，因为你的目标是在生命结束时改变组件。”“预测性维护监控设备，并使用症状来预测设备何时即将发生故障。”

据Eager介绍，近年来，预测性维护技术已经发生了重大变化，并取得了重大改进。在早期，机械师必须手动从移动设备上下载车载数据。工人们这样做的频率——或者他们检查设备的频率——取决于他们去检查设备的频率，或者设备给他们的频率。

然后这些系统启用了wifi(或蜂窝网络)，维护部门可以无线下载数据到他们的电脑上——通常是实时的。现在，蜂窝数据允许管理人员监控移动中的设备。

Eager说:“我们一直在从大量设备中收集数据，这有助于我们学习和分析数据，从而了解故障何时会发生。”

如今，在预测性维护方面最重要的是人工智能平台，比如电脑仪表板，它可以收集数据并做出决策，为管理人员或机械师提供建议。

伊格说:“这是行业发展的前沿，我看到很多维护项目都朝着这个方向发展。”

避免不必要的工作

预测性维护不仅可以在潜在故障发生之前捕捉到它们，还可以防止不必要的服务。

克拉克说:“采矿运输卡车的进气阀和排气阀为建立预测性维护系统提供了很好的理由。”

一台典型的20缸发动机需要一个工人上12个小时的班来拆卸所有的气门盖，然后安装所有的气门。但每次工人这样做时，他们发现并不是所有的阀门都需要修理。

克拉克说:“我们发现，其中很少有人真正需要设置阀门。”“预测性维护的最大优势是，通常只需要调整两三个阀门。”

而不是打开20个气瓶和拆卸阀门盖，通常你只需要做三到四个。与20缸发动机相比，它不仅节省了设置三个气门的时间，而且还有其他优点。

“一台20缸发动机需要40次调整，”克拉克说。“如果你拆除阀门盖，污垢和碎片可能会进入并干扰阀门。当你只调整你需要调整的进气阀和排气阀时，人为错误的可能性也更小。所有这些都降低了机械故障的几率。”

最终，并不是所有的维护类型都能从预测系统中受益，特别是如果以这种方式处理它们不具有成本效益的话。OEM可能会保持换油和空气过滤器的维护间隔时间为基础。

复杂科学与技术

预测性维护中比较常用的工具之一是振动分析。

“通过振动分析，它结合了两个世界——复杂的科学和从未使用过它的移动采矿世界，”Eager说。

振动分析通常在固定设备上进行。克拉克说，但一辆采矿运输卡车来提供服务，此时它是静止的。

“我们一直在研究进气阀和排气阀的打开和关闭事件。因此，在卡车进入预定服务之前，我们将分析进气阀和排气阀的打开和关闭事件，并确定需要调整多少阀门。我们可以通过设置需要调节的进气阀和排气阀，将12个小时的过程缩短到两三个小时。”

其他预测性维护技术还没有在采矿业中生根发芽。例如，Clark表示，测量每个汽缸的排气温度可以提供很多信息。克拉克说:“如果一个汽缸没有得到足够的燃料，温度就会发生变化。“卡车驾驶室里的司机不知道有一个汽缸被切断了。现在其他19个圆柱体都在做同样的工作这20个圆柱体都在做同样的工作。他只知道他的速度慢了一点，所以他把脚踩在油门上多了一点。”虽然总体排气温度通常是测量的，但跟踪每个气缸可以预测是否有燃料输送问题。

克拉克还在开发具有扭转分析的系统，这将告诉他减振器何时开始恶化和失效。

对预测系统感兴趣的管理人员可以很好地进行成本效益分析。在采矿业，时间就是金钱。设备启动和运行的每一秒都意味着公司口袋里的美元增加。但其他行业，如公共交通，由于融资差异，需要更高的投资回报。

但成本效益分析不应只包括维修和更换成本。组件寿命也应该计算在内。

Clark说:“最大的节省不仅仅是因为你可以捕捉和防止灾难性的故障，而是你可以在组件的整个生命周期内运行它们，而不是按照有时为时过早的时间表进行更换。”

玛丽·贝克曼是华盛顿州里奇兰的自由科学作家。你可以在mbeckman@nasw.org．

经授权转载自TLT 2021年1月号，TLT是摩擦学家和润滑工程师协会的官方月刊，该协会是总部位于伊利诺伊州帕克里奇的国际非营利性专业协会。, www.stle.org。

这篇文章最初发表在STLE的网站上。STLE是CFE媒体和技术内容合作伙伴。由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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参考文献

1. https://inthesetimes.com/article/coal-miners-who-work-for-no-master
2. https://constructionequipment.com/telematics-predictive-maintenance
3. https://www.truckinginfo.com/279657/what-you-should-know-about-aftertreatment-system-maintenance

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