鄭 浩，謝頌升

（兗礦煤化工程有限公司，山東濟(jì)寧 273500）

0 引言

關(guān)于帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性研究較多，但多局限在理論層面。故此本次從實(shí)例分析的角度，闡述影響驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性的故障因素，分析單設(shè)備的預(yù)防維修要點(diǎn)。從結(jié)構(gòu)、原理、管控等層面出發(fā)，為帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及單設(shè)備高效運(yùn)行提供建議。

1 帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性分析

隨著我國(guó)煤炭事業(yè)的迅猛發(fā)展，提升綜合采煤效率及質(zhì)量非常關(guān)鍵，帶式輸送機(jī)作為井下作業(yè)的重要工具，主要負(fù)責(zé)地采煤工作面采出煤炭的運(yùn)輸工作，將其輸送至井下的煤倉(cāng)，確保主井的提煤機(jī)正常運(yùn)行，完成提煤任務(wù)。針對(duì)該作業(yè)任務(wù)優(yōu)化帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)至關(guān)重要，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意

測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)行中一旦驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障或問題，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行停止，嚴(yán)重的還會(huì)造成故障甚至事故。所以需要分析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，強(qiáng)化各個(gè)部件之間的協(xié)同配合，保證零構(gòu)件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而提升整個(gè)煤炭的運(yùn)輸質(zhì)量及保障。

（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)負(fù)責(zé)為整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供應(yīng)動(dòng)能，也是第一個(gè)發(fā)揮作用的設(shè)備，其將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，機(jī)械能會(huì)加速帶式輸送機(jī)有效運(yùn)轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定、可靠安全非常關(guān)鍵。現(xiàn)階段我國(guó)煤礦的井下帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通常采用三相鼠籠型結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)主要有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、安全穩(wěn)定、節(jié)能低耗等。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的常見故障有轉(zhuǎn)子故障、定子問題、軸承及零構(gòu)件故障等。

（2）減速設(shè)備主要負(fù)責(zé)動(dòng)力的傳遞，動(dòng)力的產(chǎn)生及運(yùn)行可通過(guò)減速設(shè)備機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用齒輪的嚙合進(jìn)行任務(wù)完成。減速設(shè)備可讓電機(jī)的動(dòng)力實(shí)現(xiàn)最大化轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致其故障因素較多，如溫度過(guò)高、漏油或齒輪問題等。

（3）液力耦合器主要安裝的位置在減速設(shè)備與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間，屬于傳動(dòng)設(shè)備，在帶式傳輸機(jī)可靠運(yùn)行中起到積極作用，優(yōu)點(diǎn)有提升設(shè)備的啟動(dòng)穩(wěn)定性、節(jié)約電能等。在啟動(dòng)中會(huì)加強(qiáng)轉(zhuǎn)矩，并對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)性能進(jìn)行優(yōu)化。液力耦合器具有較好的過(guò)載保護(hù)功能，其故障主要表現(xiàn)為振動(dòng)異常、溫度過(guò)高或輸出軸不轉(zhuǎn)等。

（4）傳動(dòng)滾動(dòng)是整個(gè)帶式輸送機(jī)運(yùn)行的主要部件，負(fù)責(zé)拉動(dòng)皮帶及完成運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)滾筒多種類型，從表面來(lái)分主要包括光面、膠面或鑄面。其中，光面滾筒適用在較為干燥的作業(yè)條件之下；膠面滾筒的適用性明顯相對(duì)于光面滾筒較寬；鑄面滾筒的應(yīng)用更廣也最為常見。傳統(tǒng)滾筒的故障以輪轂、滾筒主體、滾筒軸為主。

2 故障分析與單設(shè)備預(yù)防維修策略

犁式卸料機(jī)作是一種常見的帶式輸送裝置，犁式卸料裝置在使用過(guò)程中，卸料器下落，使卸料裝置的擋料皮于輸送皮帶直接接觸，改變煤炭的流動(dòng)方向，使煤炭進(jìn)入指定的卸料口。由于犁式卸料機(jī)在重載轉(zhuǎn)運(yùn)中皮帶會(huì)形成兩邊高中間低的槽形，卸料器擋料皮在使用過(guò)程中首先要于皮帶邊緣接觸。此處會(huì)磨損成一條豎立缺口，導(dǎo)致卸料器使用時(shí)漏料嚴(yán)重，也會(huì)增加皮帶邊緣的磨損（圖2）。如果不及時(shí)更換擋料皮，不僅會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生情況差，而且會(huì)增加現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，影響皮帶的使用壽命。同時(shí)也會(huì)影響傳送煤量，頻繁的更換擋料皮會(huì)加重檢修人員的工作強(qiáng)度，從而增加不安全因素，不利于井下煤炭的生產(chǎn)作業(yè)。犁式卸料機(jī)的故障與帶式輸送機(jī)相似。

圖2 犁式卸料機(jī)整體結(jié)構(gòu)

本文以犁式卸料機(jī)為例，分析帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性及單設(shè)備預(yù)防工作。

2.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障分析

帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要故障以電機(jī)、減速設(shè)備、液力耦合器、傳動(dòng)滾筒為主，下面逐一對(duì)各故障因素進(jìn)行分析。

（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)問題及風(fēng)險(xiǎn)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的問題形成因素較多，主要是驅(qū)動(dòng)電機(jī)在長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生自身的能量消耗，各零構(gòu)件之間出現(xiàn)嚴(yán)重的碰撞磨損，導(dǎo)致零件構(gòu)的斷裂或軸承等問題，均會(huì)影響驅(qū)動(dòng)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。易發(fā)生故障的部分主要有定子、轉(zhuǎn)子及軸承等，如零構(gòu)件之間的組織結(jié)構(gòu)松懈，螺絲松動(dòng)或密封不嚴(yán)等，會(huì)造成長(zhǎng)久的損壞問題發(fā)生；定子故障主要是指繞組故障，鐵心松動(dòng)等；長(zhǎng)期的腐蝕也會(huì)對(duì)繞組造成影響；驅(qū)動(dòng)電機(jī)中軸承容易發(fā)生故障，主要原因是長(zhǎng)期的缺少加油或檢修程度不夠。

（2）減速設(shè)備的故障也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，減速機(jī)內(nèi)部的高溫影響會(huì)導(dǎo)致故障，造成軸承不穩(wěn)定及大量的漏油情況出現(xiàn)。冷卻功能下降，主要是因?yàn)闇p速裝備內(nèi)部的油量不足導(dǎo)致。導(dǎo)致內(nèi)部溫度持續(xù)升高的因素很多，較常見的是密封圈發(fā)生氧化，導(dǎo)致密封功能下降，會(huì)導(dǎo)致其溫度升高。在檢修過(guò)程中忽視潤(rùn)滑檢查，軸承之間的齒輪及構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生持續(xù)碰撞，甚至導(dǎo)致齒輪卡死情況，負(fù)荷壓力的持續(xù)增大必定會(huì)對(duì)減速設(shè)備造成影響，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)生故障[1]。

（3）液力耦合裝置最為設(shè)備重要的均衡調(diào)節(jié)工具，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功能發(fā)揮有著重要作用。觀察后發(fā)現(xiàn)，一旦其自身的安全閥壓力值無(wú)法達(dá)標(biāo)或處在持續(xù)走低的狀態(tài)，就會(huì)影響運(yùn)行的穩(wěn)定性、油管的密封不嚴(yán)造成輸出設(shè)備的運(yùn)行不暢。泵輪在日常運(yùn)行中會(huì)受到生銹、腐蝕、磨損等因素的影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)松散、零件掉落，發(fā)生松動(dòng)后會(huì)影響液力耦合器的穩(wěn)定運(yùn)行、出現(xiàn)故障。

（4）傳動(dòng)滾筒雖然很少會(huì)發(fā)生問題，但一旦出現(xiàn)故障則會(huì)直接導(dǎo)致帶式輸送機(jī)的運(yùn)行停止。筒體的堅(jiān)固牢靠非常關(guān)鍵，一旦筒體出現(xiàn)裂紋、壓力沖擊或斷開則會(huì)導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。另外，長(zhǎng)期缺乏對(duì)筒體表面檢查也為故障發(fā)生埋下隱患。輪轂故障也較為常見，主要是受長(zhǎng)期的振動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)頻率影響輪轂與軸產(chǎn)生松動(dòng)、斷裂，筒體會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的變形，軸體則會(huì)扭曲或斷裂[2]。

2.2 單設(shè)備預(yù)防維修策略建模

單設(shè)備可靠度偏低于預(yù)防性維修閾值Rp時(shí)，意味著在運(yùn)行中將會(huì)出現(xiàn)故障，工作人員需對(duì)其進(jìn)行預(yù)防維修。該設(shè)備運(yùn)行中突發(fā)故障，可采用“小修”方式；如設(shè)備N 次預(yù)防維修之后，依然無(wú)法改變現(xiàn)有狀態(tài)，可對(duì)其進(jìn)行零構(gòu)件更換操作。如果設(shè)備可靠度低于預(yù)設(shè)的預(yù)防維修閾值Rp時(shí)，則應(yīng)開展預(yù)防維修?？煽啃苑匠倘缦拢?/p>

其中，λi（t）為設(shè)備完成第i 次預(yù)防維修后的故障率。

將式（1）變換為：

從式（1）、式（2）可以看出，特定的維修周期內(nèi)所表現(xiàn)的最小維修次數(shù)可能出現(xiàn)的概率相同，其數(shù)值均是lnRp。為設(shè)備i 所構(gòu)建維修模型主要出于相關(guān)費(fèi)用的考慮，包括停機(jī)損失費(fèi)用、設(shè)備更換費(fèi)用。此是所產(chǎn)生的平均維修費(fèi)用持續(xù)下降，且出于最低的狀態(tài)，所產(chǎn)生的小修費(fèi)用如下：擬定帶式輸送裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的某一設(shè)備k 發(fā)生故障，則對(duì)設(shè)備進(jìn)行小修活動(dòng)若單次小修的成本為Cx，單用時(shí)為tx，則設(shè)備k 故障后進(jìn)行小修產(chǎn)生的費(fèi)用C1為：

小修的總維修時(shí)長(zhǎng)Tm：

其中，C1為小修的總費(fèi)用，tx為單次小修時(shí)長(zhǎng)，Tm為小修的總時(shí)長(zhǎng)。

3 維修策略改進(jìn)

3.1 加強(qiáng)日常檢查與定期維護(hù)

帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性優(yōu)化及單設(shè)備預(yù)防維修不是單一片面的簡(jiǎn)單流程，而是更為科學(xué)合理的系統(tǒng)布局[3]。基于井下煤礦作業(yè)的特殊性，為保障煤礦穩(wěn)定運(yùn)輸及提煤效率，要對(duì)帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及單設(shè)備進(jìn)行定期檢查，并加大定期維護(hù)的力度。首先從生產(chǎn)作業(yè)安全及輸送質(zhì)量的層面入手，制訂相應(yīng)的檢查機(jī)制、維護(hù)計(jì)劃，根據(jù)帶式輸送機(jī)井下作業(yè)的時(shí)長(zhǎng)，開展對(duì)機(jī)械設(shè)備的故障檢查、問題排查，掌握驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)部件及設(shè)備的磨損程度，分析運(yùn)行的可靠性、輸送的保障性。在日常檢查上逐一對(duì)電機(jī)、液力耦合器、減速機(jī)、傳動(dòng)滾筒的情況進(jìn)行排查[4]。

3.2 構(gòu)建精細(xì)化設(shè)備預(yù)防維修體系

構(gòu)建精細(xì)化預(yù)防及維修體系可及時(shí)發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的隱藏問題，目前的預(yù)防方案與維修計(jì)劃過(guò)于形式化，缺乏對(duì)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的細(xì)化分析、量化控制。首先要對(duì)可能存在的小問題、小故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從電機(jī)、液力耦合器、減速機(jī)、傳動(dòng)滾筒4 個(gè)方面入手，對(duì)常見的故障與問題進(jìn)行等級(jí)排列，按照細(xì)化目標(biāo)構(gòu)建預(yù)防維修指標(biāo)，并根據(jù)不同故障及成因的影響大小進(jìn)行等級(jí)劃分，并通過(guò)故障模型或計(jì)算的方式，掌握何種故障發(fā)生的概率，通過(guò)評(píng)估方式更為精準(zhǔn)地獲取相關(guān)故障信息。在預(yù)防及維修的體系構(gòu)建方面，應(yīng)針對(duì)不同故障設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的解決方法，根據(jù)指標(biāo)體系與故障問題選定維修方案，以便快速解決驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不穩(wěn)定、不可靠等問題[5]。

3.3 提高維修人員專業(yè)技術(shù)及水平

針對(duì)當(dāng)前帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不穩(wěn)定性的情況，應(yīng)從專業(yè)角度出發(fā)，加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與單設(shè)備的整體檢查維修，因此提升維修人員的專業(yè)素養(yǎng)及水平至關(guān)重要。首先，加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)的培訓(xùn)，通過(guò)校企合作或企業(yè)培訓(xùn)的方式，提升維修人員對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、單設(shè)備結(jié)構(gòu)及原理的專業(yè)掌握，創(chuàng)新預(yù)防及維修思維。其次，加強(qiáng)高科技、智能化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及單設(shè)備的故障檢測(cè)培訓(xùn)，包括大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、邏輯可控程序及遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的技術(shù)應(yīng)用，培養(yǎng)檢修人員的現(xiàn)代化設(shè)備檢修、維修及預(yù)防能力。最后，可利用數(shù)字化技術(shù)解決帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定失衡及故障發(fā)生等問題[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性及單設(shè)備預(yù)防維修策略進(jìn)行分析，重點(diǎn)剖析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障成因及影響，結(jié)合實(shí)際案例提出單設(shè)備的預(yù)防維修方法，明確驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性的科學(xué)管控、及時(shí)檢修及維護(hù)的重要性，為同領(lǐng)域研究工作開展提供參考。