李忠華

(大同煤礦集團(tuán)煤峪口礦 大型設(shè)備隊(duì)，山西 大同 037041)

0 引言

在煤炭生產(chǎn)過程中，提升設(shè)備起著非常重要的作用，被稱作“咽喉”設(shè)備，不僅擔(dān)負(fù)著提升礦物的重任，還在人員運(yùn)輸?shù)确矫姘l(fā)揮著重要作用。作為唯一的連接井上與井下的通道，國(guó)內(nèi)外都把礦井提升設(shè)備安全放在重要的地位。如果提升設(shè)備發(fā)生了運(yùn)行故障，會(huì)對(duì)煤礦生產(chǎn)產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)甚至危害礦工人身安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全國(guó)煤礦事故中，提升機(jī)事故死亡人數(shù)占31.23%。所以，必須重視提升機(jī)的故障檢測(cè)。

1 提升系統(tǒng)及故障樹概述

1.1 提升系統(tǒng)

目前，我國(guó)煤炭礦井提升系統(tǒng)是由幾大部分組成的，主要包括控制臺(tái)和控制裝置、提升機(jī)和整流拖動(dòng)系統(tǒng)、高低壓配電開關(guān)柜。在整個(gè)系統(tǒng)中，提升機(jī)是主要的設(shè)備，也是一個(gè)結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜的系統(tǒng)，包含很多的部分和原器件。礦井提升機(jī)主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。提升機(jī)在運(yùn)行時(shí)要求平滑啟動(dòng)、穩(wěn)定的勻速運(yùn)行和準(zhǔn)確的減速運(yùn)行，還必須滿足煤礦對(duì)其工況的可靠性規(guī)定。

圖1 礦井提升機(jī)主要組成結(jié)構(gòu)圖

1.2 故障樹概述

為了避免煤礦提升設(shè)備故障，進(jìn)行故障預(yù)測(cè)和檢測(cè)是非常有必要的。準(zhǔn)確的故障預(yù)測(cè)和檢測(cè)能夠有效避免改善提升機(jī)的安全運(yùn)行，能夠解決設(shè)備的過維修和欠維修問題，減少煤礦經(jīng)濟(jì)損失。

故障診斷理論是在20世紀(jì)90年代后誕生并發(fā)展起來的，現(xiàn)在越來越多的專家、學(xué)者開始研究故障分析和診斷。故障診斷技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了故障后維修、定期檢修以及故障前預(yù)測(cè)3個(gè)階段?，F(xiàn)在的主流是故障前預(yù)測(cè)，這種檢測(cè)方法不用停止工作，減少了維修費(fèi)用和時(shí)間，提高了工作效率。后來，為了能夠更準(zhǔn)確的分析故障原因，各種相互融合的算法開始融入到故障診斷理論中。故障樹就是將數(shù)學(xué)理論和事故分析融合的一種分析方法，改善了傳統(tǒng)定性故障分析的不足，能夠?qū)Σ淮_定性問題進(jìn)行定量分析。這樣既能更加高效的進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，也能在發(fā)生問題時(shí)及時(shí)找到原因并消除故障，有效降低了事故發(fā)生率。

因此，在礦井提升設(shè)備故障檢測(cè)時(shí)，采用故障樹能夠分析預(yù)測(cè)故障并及時(shí)制定解決措施，使提升機(jī)工作狀態(tài)更加安全可靠。

1.3 模糊故障樹理論

傳統(tǒng)故障分析可對(duì)分析對(duì)象進(jìn)行定性分析，但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，提升機(jī)進(jìn)行故障分析時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很多不確定的因素，因此，運(yùn)用融合定量分析的故障樹分析法更加合適，得到的結(jié)果與實(shí)際情況更加接近，可靠性也更高。同時(shí)，采用故障樹進(jìn)行處理時(shí)只需要將事件原因進(jìn)行總結(jié)，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)進(jìn)行計(jì)算降低了處理難度，也減少了分析處理事故的工作強(qiáng)度。

1.4 故障樹分析方法

故障樹定性分析：故障樹的定性分析主要是求故障樹的最小割集。計(jì)算最小割集首先對(duì)邏輯關(guān)系進(jìn)行分析，然后通過下行法計(jì)算最小割集，為定量計(jì)算頂事件概率打下基礎(chǔ)。下行法進(jìn)行邏輯計(jì)算就是分析故障樹事件關(guān)系(或門和與門)，求得割集，再把每個(gè)割集中重復(fù)的刪掉，簡(jiǎn)化后就得到最小割集。

2 模糊故障樹的提升機(jī)滑動(dòng)分析

2.1 故障樹建立

在提升機(jī)的實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)提升機(jī)很容易出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象。本文以提升機(jī)滑動(dòng)故障為頂事件，經(jīng)過查閱文獻(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致提升機(jī)滑動(dòng)的主要原因是張力差過大、滑動(dòng)摩擦減少、速度過大等。而造成張力差大的原因是超載或者制動(dòng)力矩大；造成滑動(dòng)摩擦減少的原因是襯墊質(zhì)量問題、襯墊污染或者礦井淋水導(dǎo)致結(jié)冰等。根據(jù)分析，建立提升機(jī)滑動(dòng)事故故障樹，如圖2所示。

圖2 提升機(jī)滑動(dòng)事故故障樹

2.2 故障樹分析

根據(jù)圖2所示的故障樹進(jìn)行分析，各底事件的發(fā)生概率見表1。

通過邏輯分析，由于故障樹中每個(gè)底事件均為邏輯“或”，因此最小割集為

T=M1+M2+x1

=(x2+x3)+(x4+x5+x6)+x1

=x1+x2+x3+x4+x5+x6

(4)

則頂事件的發(fā)生概率計(jì)算為

P=1-(1-x1)(1-x2)(1-x3)(1-x4)(1-x5)(1-x6)=0.031 3=3.13%

(5)

即提升機(jī)滑動(dòng)故障概率為3.13%，系統(tǒng)可靠性為96.87%。

計(jì)算各底事件重要度，結(jié)果見表1。各因素重要度排序結(jié)果如下：

I1>I3>I2>I5>I4>I6

2.3 事故預(yù)防對(duì)策

提高巡檢力度：從前面的計(jì)算結(jié)果可以看出，在整個(gè)提升機(jī)滑動(dòng)故障中，每一個(gè)底事件都可能導(dǎo)致頂事件事故發(fā)生。因此，對(duì)于每一個(gè)潛在因素都應(yīng)加強(qiáng)重視。在日常巡檢過程中，要提高檢查力度。

防止超速超載：從重要度計(jì)算結(jié)果來看，速度過快(頂事件x1)的重要度最大，說明，運(yùn)行速度對(duì)于提升機(jī)滑動(dòng)是一個(gè)非常重要的原因。其次則是超載，因此為了保證安全運(yùn)行，必須將提升機(jī)運(yùn)行速度和承載重量控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

(1)根據(jù)故障樹分析法，建立了提升機(jī)滑動(dòng)故障的故障樹，該故障樹由兩個(gè)邏輯或門、兩個(gè)中間事件、9個(gè)底事件組成。

(2)通過定性分析，發(fā)現(xiàn)在提升機(jī)滑動(dòng)故障中，9個(gè)底事件都可能導(dǎo)致頂事件發(fā)生。因此，日常巡檢的時(shí)候加強(qiáng)對(duì)這些因素的重視。通過重要度計(jì)算發(fā)現(xiàn)，速度過快和超載是對(duì)頂事件概率影響最大的兩個(gè)因素，因此，為了保證提升機(jī)的安全運(yùn)行，必須控制運(yùn)行速度和承載重量。

(3)通過定性、定量分析發(fā)現(xiàn)，故障樹分析法可以很好的應(yīng)用在提升機(jī)故障分析中，為現(xiàn)場(chǎng)管理提供科學(xué)的指導(dǎo)。