李文軍

(同煤國(guó)電同忻煤礦有限公司)

礦用帶式輸送機(jī)故障樹(shù)分析

李文軍

(同煤國(guó)電同忻煤礦有限公司)

利用故障樹(shù)分析法，建立具有4個(gè)邏輯或門、1個(gè)邏輯與門、9個(gè)底事件的故障樹(shù)，分析輸送機(jī)常見(jiàn)故障，根據(jù)故障樹(shù)定性分析，導(dǎo)致頂事件發(fā)生的主要因素有：輸送帶跑偏、打滑和張力超限；根據(jù)故障樹(shù)定量分析，頂事件發(fā)生的概率為10.9%，可靠性較低，需要進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。故障樹(shù)分析對(duì)輸送帶故障判斷準(zhǔn)確、故障點(diǎn)確定及時(shí)且直觀，對(duì)于提高煤礦安全高效生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)作用。

故障樹(shù) 帶式輸送機(jī) 故障分析

帶式輸送作為運(yùn)輸設(shè)備，在煤炭生產(chǎn)中使用頻率最高、應(yīng)用范圍最廣，其主要特點(diǎn)是運(yùn)輸距離長(zhǎng)、速度快、能力強(qiáng)和耗電小。但是，由于煤礦井下工作環(huán)境惡劣，輸送機(jī)在使用過(guò)程中受到粉塵、振動(dòng)、積水等因素的影響，以及物料復(fù)雜的應(yīng)力作用，很容易出現(xiàn)故障。當(dāng)輸送機(jī)輸送帶發(fā)生故障時(shí)，影響煤礦的正常連續(xù)生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)還可能造成安全事故。所以，對(duì)輸送機(jī)輸送帶進(jìn)行故障分析，準(zhǔn)確查找故障原因，故障位置，建立有效的日常檢查與維修制度，對(duì)保障礦山安全生產(chǎn)具有重要作用。

1 帶式輸送機(jī)

通過(guò)逐層建立可能導(dǎo)致故障因素的邏輯關(guān)系，建立帶式輸送機(jī)輸送帶故障樹(shù)，通過(guò)定性與定量分析，找出導(dǎo)致輸送帶故障的主要因素，實(shí)現(xiàn)直觀展現(xiàn)故障原因、方便查詢故障類型、加強(qiáng)日常檢查力度、加快故障維修效率等實(shí)際目標(biāo)，并根據(jù)分析結(jié)果提出具有針對(duì)性的改進(jìn)措施，作為實(shí)踐工作的指導(dǎo)。

1.1 主要結(jié)構(gòu)組成

礦用帶式輸送機(jī)(圖1所示)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置、輸送帶、托輥及支架、拉緊裝置、轉(zhuǎn)向滾筒、清掃裝置、裝料裝置、卸料裝置等部件組成。其中，驅(qū)動(dòng)裝置主要包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器以及減速滾筒等；裝料裝置主要包括落煤斗、落煤管、緩沖器、溜管以及導(dǎo)料槽等。

1.2 工作原理

帶式輸送機(jī)工作時(shí)，輸送帶以閉合形式繞過(guò)驅(qū)動(dòng)滾筒和換向滾筒，上輸送帶和下輸送帶以托輥為支撐，拉緊力則由拉緊裝置提供。工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將扭矩傳遞給輸送帶，牽引輸送帶運(yùn)動(dòng)，完成物料運(yùn)輸。

1.3 輸送帶易發(fā)生的故障

(1)輸送帶斷帶。輸送帶斷帶主要由兩個(gè)因素導(dǎo)致：由于輸送帶表面受力不均勻且張力超出輸送帶所能承受的極限，導(dǎo)致輸送帶發(fā)生斷裂失去承載能力，多發(fā)生在輸送帶接頭附近；輸送機(jī)拉緊裝置故障。

帶式輸送機(jī)發(fā)生斷帶故障會(huì)導(dǎo)致輸送機(jī)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法運(yùn)行，給煤礦生產(chǎn)帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)損失。如果傾角較大時(shí)，輸送帶斷帶還可能導(dǎo)致物料下滑摧毀設(shè)備、堵塞通道甚至造成人員傷亡，后果非常嚴(yán)重。

(2)輸送帶跑偏。在運(yùn)輸過(guò)程中，輸送機(jī)中心線與輸送帶中心線發(fā)生方向偏移。導(dǎo)致這一故障的主要原因是皮帶表面受力不平衡，橫向方向上存在水平分力，合力不為零。

輸送帶跑偏會(huì)嚴(yán)重危害其使用壽命，使皮帶邊緣產(chǎn)生磨損甚至撕裂，另外，跑偏后的輸送帶在載荷作用下與機(jī)架之間產(chǎn)生很大的摩擦，損壞皮帶甚至引發(fā)火災(zāi)。

(3)輸送帶打滑。當(dāng)輸送帶與滾筒之間摩擦力太小時(shí)，輸送帶運(yùn)行速度低于滾筒的運(yùn)行速度時(shí)，輸送帶與滾筒發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致輸送帶打滑。

輸送帶打滑會(huì)造成其磨損加大，長(zhǎng)時(shí)間的滑動(dòng)摩擦也可能產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致輸送帶著火，引發(fā)更嚴(yán)重的煤礦安全事故。

2 輸送帶的故障樹(shù)研究

2.1 建立輸送帶故障樹(shù)

根據(jù)以上分析建立輸送帶故障樹(shù)。故障樹(shù)的頂事件即輸送帶故障，3個(gè)中間事件分別為輸送帶斷帶、跑偏和打滑，繼續(xù)向下建立各底事件。最終形成了具有4個(gè)邏輯或門、1個(gè)邏輯與門、9個(gè)底事件的故障樹(shù)。如圖2所示。

2.2 故障樹(shù)定性分析

對(duì)已建立的故障樹(shù)定性分析，求出其最小割集，

圖2 輸送帶故障樹(shù)示意

根據(jù)布爾運(yùn)算結(jié)果分析底事件的重要程度。求解過(guò)程如下：

T=M1+x1+x2

=x3·M3+x1+x2

=x3·(M4+x4+M5)+x1+x2

=x3·(x5+x6+x7+x8+x9+x4)+x1+x2

=x3·x5+x3·x6+x3·x7+x3·x8+x3·x9+x3·x4+x1+x2.

(1)

通過(guò)式(1)可以看出，導(dǎo)致輸送帶發(fā)生故障的事件及事件組合共有8個(gè)，分別為{x1}，{x2}，{x3,x4}，{x3,x5}{x3,x6}{x3,x7}{x3,x8}{x3,x9}。在這8個(gè)集合中，x1與x2為獨(dú)立事件，一旦出現(xiàn)就會(huì)導(dǎo)致頂事件發(fā)生；在其他最小割集中，出現(xiàn)頻率最高的是x3，因此該事件也非常重要。

根據(jù)上面的定性分析可知，在實(shí)際生產(chǎn)中，為了避免輸送機(jī)輸送帶故障，應(yīng)該著重注意避免輸送帶跑偏、輸送帶打滑以及輸送帶張力超限問(wèn)題的出現(xiàn)，以有效降低輸送帶故障出現(xiàn)的概率。

2.3 故障樹(shù)定量分析

通過(guò)查閱相關(guān)手冊(cè)和文獻(xiàn)，帶式輸送機(jī)輸送帶故障樹(shù)中各底事件的發(fā)生概率具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 各底事件發(fā)生概率

根據(jù)式(1)求得最小割集，可求出整個(gè)系統(tǒng)的故障率為P(T)≈10.9%.

2.4 輸送帶故障的改進(jìn)

(1)輸送帶斷帶。為了確保輸送帶具有足夠的張力，遇水遇冷不易變脆斷帶，必須保持輸送帶帶芯材質(zhì)具有良好的性能，同時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)輸送帶的檢修，及時(shí)更換損壞的輸送帶。

(2)輸送帶跑偏。輸送帶安裝時(shí)，應(yīng)將滾筒調(diào)整平直、機(jī)架位置調(diào)整平整。調(diào)整滾筒軸承，使其保持平直狀態(tài)，同時(shí)加大跑偏處的拉緊力，如出現(xiàn)輸送帶跑偏，及時(shí)清理帶上的煤粉和煤塊，及時(shí)糾正跑偏。

(3)輸送帶打滑。調(diào)整皮帶張緊力，清除皮帶上的積水，增大其摩擦；及時(shí)清理皮帶和托輥上的雜物，減少載荷，防止輸送帶打滑。

3 結(jié) 論

(1)分析了帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理，輸送帶常見(jiàn)的故障類型及導(dǎo)致故障的原因。

(2)根據(jù)故障分析的結(jié)果，建立了具有4個(gè)邏輯或門、1個(gè)邏輯與門、9個(gè)底事件的故障樹(shù)，該故障樹(shù)能夠在輸送帶故障維護(hù)、檢修、故障判斷等方面起到一定的指導(dǎo)作用。

(3)根據(jù)故障樹(shù)定性分析結(jié)果，導(dǎo)致頂事件發(fā)生的主要因素有：輸送帶跑偏、打滑和張力超限。根據(jù)故障樹(shù)定量分析結(jié)果可知，頂事件發(fā)生的概率為10.9%，可靠性較低，需要進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

(4)根據(jù)故障樹(shù)分析結(jié)果，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高帶式輸送機(jī)輸送帶的可靠性。

[1] 邢云峰,王在遠(yuǎn)，李世民.煤礦井下帶式輸送機(jī)故障樹(shù)分析[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2011(9)：72-73.

[2] 劉 鵬,朱命怡,李長(zhǎng)勝,等.帶式輸送機(jī)新型托輥管體實(shí)驗(yàn)研究[J].礦山機(jī)械,2009,37(17)：53-55.

[3] 韓偉紅,李興書(shū),呂勇慶,等.故障樹(shù)分析法在帶式輸送機(jī)可靠性分析的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)電,2011(4)：79-81.

[4] 崔揚(yáng)揚(yáng).可伸縮帶式是輸送機(jī)故障診斷與對(duì)策[D].邯鄲：河北工程大學(xué)，2013.

2015-04-07)

李文軍(1979—)，男，037001 山西大同市南郊區(qū)。