王建芳

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司，山西 大同 037103）

煤炭地下開采伴隨著高技術(shù)成本、高設(shè)備價(jià)格以及對環(huán)境和勞動(dòng)力的高風(fēng)險(xiǎn)。地下礦山開發(fā)過程復(fù)雜，在運(yùn)輸巷道中放置帶式輸送機(jī)，通常多臺(tái)帶式輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)行[1-2]。除了氣體和可燃煤塵，最大的問題是煤炭運(yùn)輸和提升，與不連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)相反，如果連續(xù)運(yùn)輸中的一個(gè)子系統(tǒng)發(fā)生故障，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)停止運(yùn)行，導(dǎo)致計(jì)劃外的生產(chǎn)停機(jī)。因此，持續(xù)監(jiān)測風(fēng)險(xiǎn)水平非常重要。通過使用現(xiàn)代方法和高質(zhì)量的預(yù)防性維護(hù)，預(yù)測系統(tǒng)部件故障的能力降低了發(fā)生計(jì)劃外停機(jī)的可能性。

模糊集被用來分析嚴(yán)重程度、發(fā)生和可檢測性以及風(fēng)險(xiǎn)，可作為風(fēng)險(xiǎn)評估的有效工具，用于系統(tǒng)采購、操作或維護(hù)的任何程序，以預(yù)測不利的發(fā)展。將基于風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)計(jì)算的方法進(jìn)行比較，分析了潛在故障的嚴(yán)重程度、發(fā)生情況和可檢測性，實(shí)現(xiàn)了可比性。

1 模糊邏輯理論

模糊邏輯理論是一種有效的工具，它可以方便、準(zhǔn)確地確定系統(tǒng)的關(guān)鍵要素，從而確定和實(shí)施糾正措施以降低風(fēng)險(xiǎn)。模糊集理論被廣泛用于評價(jià)與技術(shù)系統(tǒng)使用質(zhì)量的系統(tǒng)指標(biāo)有關(guān)的部分或整體指標(biāo)，模糊邏輯理論為識別技術(shù)系統(tǒng)在風(fēng)險(xiǎn)、安全等方面的弱點(diǎn)提供了很大的機(jī)會(huì)。該方法根據(jù)專家及研究人員的經(jīng)驗(yàn)做出判斷，對特定現(xiàn)象的指標(biāo)進(jìn)行評估。最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠操作變量，因?yàn)橛行┦录荒苡脭?shù)字來描述。兩個(gè)變量之間的轉(zhuǎn)換不是精確的，而是漸進(jìn)的，產(chǎn)生的是范圍而不是單個(gè)值。

模糊集和模糊結(jié)論理論應(yīng)用于風(fēng)險(xiǎn)評估的優(yōu)點(diǎn)在于所得到的系統(tǒng)評估具有定性。該方法根據(jù)研究人員的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)專家的判斷，對特定現(xiàn)象（在本例中是風(fēng)險(xiǎn)）的指標(biāo)進(jìn)行評估。當(dāng)模糊集以這種方式定義時(shí)，分析研究人員確定哪個(gè)模糊集是觀察到的現(xiàn)象的成員。更重要的是，在某些模糊集的成員是漸進(jìn)的，它可以是雙重的，取決于分析師-研究者的感知?；谀：壿嫷慕＿^程需要專家逐步地、迭代地參與到歷史事實(shí)的分析中，以便用結(jié)果、公理或規(guī)則來改進(jìn)過程。

2 風(fēng)險(xiǎn)水平計(jì)算

風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)是一種標(biāo)準(zhǔn)和最常用的方法和技術(shù)，計(jì)算方法為：

式中：S為系統(tǒng)發(fā)生的影響程度；O為故障頻率；D為潛在故障能力。

S、O、D的數(shù)值在表中表示，通常在1～5或1～7之間，如表1～表3所示，他們代表語言的數(shù)值。這些標(biāo)準(zhǔn)由專家定義，根據(jù)數(shù)據(jù)和以往的經(jīng)驗(yàn)對系統(tǒng)的行為進(jìn)行分析，以及機(jī)器部件故障對系統(tǒng)的不利影響和發(fā)生的頻率。

表1 系統(tǒng)發(fā)生的影響程度

表2 故障頻率

表3 潛在故障能力

分析了評估系統(tǒng)部件故障風(fēng)險(xiǎn)水平的三個(gè)指標(biāo)：系統(tǒng)損壞影響的嚴(yán)重程度、某些類型故障的發(fā)生和潛在故障的可檢測性。

系統(tǒng)部件故障所造成的損壞的嚴(yán)重程度和對整個(gè)系統(tǒng)的損害影響是由模糊集定義的，模糊集有以下幾個(gè)術(shù)語：極低、低、中、高和極端。術(shù)語極低表示幾乎不會(huì)對系統(tǒng)功能產(chǎn)生影響的潛在故障，而術(shù)語極端描述的是對系統(tǒng)造成巨大傷害的潛在故障，其次是由于生產(chǎn)延遲造成的維修成本。與對應(yīng)的1到7類相關(guān)聯(lián)的模糊集，其中6和7類描述了對系統(tǒng)和整個(gè)工藝過程造成極高損害的故障。

故障發(fā)生的頻率可以根據(jù)被分析系統(tǒng)記錄的故障模式來確定。一組5個(gè)級別的故障模式的發(fā)生被定義：非常低、低、中等、高和非常高。非常高的發(fā)生頻率是指每個(gè)月發(fā)生幾次的事件，而被稱為非常低的模糊集描述的是一種罕見的情況，可能每五年發(fā)生一次，甚至更少。

在對分析的系統(tǒng)進(jìn)行多年的維護(hù)工作后，可能檢測出潛在的系統(tǒng)故障。與前兩個(gè)指標(biāo)一樣，故障檢測可能性的模糊集由以下語言變量構(gòu)成極低、低、中等、高、很高。模糊集非常高，包括總能根據(jù)運(yùn)行中的系統(tǒng)的行為進(jìn)行預(yù)測的故障。在事件或故障發(fā)生之前無法檢測到的事件或故障被分組到非常低的模糊集中。將可能的故障檢測等級設(shè)為1～7的數(shù)值。

3 實(shí)例計(jì)算

以帶式輸送機(jī)為例，最能準(zhǔn)確描述分析系統(tǒng)的指標(biāo)有：故障的嚴(yán)重程度和系統(tǒng)元件故障的后果，此類事故的發(fā)生，第三個(gè)指標(biāo)是潛在故障的及時(shí)檢測。本研究對帶式輸送機(jī)的12個(gè)組成實(shí)體進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)分析，包括電動(dòng)馬達(dá)、齒輪箱、第一個(gè)主動(dòng)皮帶輪、第二傳動(dòng)皮帶輪、皮帶輪、尾部滑輪、齒輪傳動(dòng)皮帶輪、鏈輪減速器、滑輪的軸、皮帶接頭、滾輪、軸。在給出帶式輸送機(jī)12個(gè)組成要素風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)隸屬度函數(shù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模糊邏輯理論進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)。根據(jù)所分析的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的最小最大組合，確定每個(gè)變量的風(fēng)險(xiǎn)水平，結(jié)果見表4。對結(jié)果的分析表明，用語言術(shù)語來表示風(fēng)險(xiǎn)比用數(shù)值來表示風(fēng)險(xiǎn)更容易。

以電動(dòng)馬達(dá)計(jì)算為例，S=（0，0，0.335，1，0.335，0，0），O=（0，0，0，0，0.675，0.675，0），D=（0，0，0，0，0.8，0.4，0）。

基于分析的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的最小最大值組成，確定了每個(gè)變量的風(fēng)險(xiǎn)水平。用語言表達(dá)風(fēng)險(xiǎn)比用數(shù)值表達(dá)風(fēng)險(xiǎn)更容易。結(jié)果幾乎相同，但是應(yīng)用模糊邏輯理論得到的結(jié)果提供了一個(gè)更廣泛的關(guān)于失效行為或傾向的畫面。從表4可以看出，從模糊邏輯的風(fēng)險(xiǎn)分析理論的結(jié)果中可以看出風(fēng)險(xiǎn)的傾向，對于這個(gè)具體的例子，風(fēng)險(xiǎn)水平是很高的，但在一定程度上，風(fēng)險(xiǎn)水平甚至是極端的。

表4 風(fēng)險(xiǎn)等級由最小最大組成結(jié)果

4 維修策略

（1）探究出現(xiàn)的問題，實(shí)行獎(jiǎng)懲制

企業(yè)管理人員要重視電氣設(shè)備管理，要進(jìn)行責(zé)任到人，每設(shè)備都需要有專人負(fù)責(zé)，建立一套管理制度，實(shí)現(xiàn)獎(jiǎng)懲制度[3-5]。

（2）建立科學(xué)的設(shè)備管理程序，制定交班制

電氣設(shè)備管理需要24 h有專人負(fù)責(zé)，要制定嚴(yán)格的交班制度。對電氣設(shè)備的管理應(yīng)該實(shí)行程序化的管理模式，利于更好地對設(shè)備檢測和保養(yǎng)。

（3）設(shè)備人員技術(shù)能力的提高

設(shè)備人員在設(shè)備的使用與維護(hù)中有著關(guān)鍵性的作用，設(shè)備人員的水平對設(shè)備的使用壽命產(chǎn)生直接影響，使用人員的技術(shù)能力強(qiáng)，可以減少部分維修管理的工作。

（4）強(qiáng)化設(shè)備維修意識

加大對工作人員關(guān)于電氣設(shè)備的檢修意識，由于電氣設(shè)備容易受到外界干擾出現(xiàn)設(shè)備故障，還有自身材質(zhì)、功能等原因?qū)е聠栴}的出現(xiàn)。