礦用刮板輸送機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)分析及預(yù)防措施

李曉棟

（西山煤電集團(tuán)公司， 山西 太原 030053）

引言

刮板輸送機(jī)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在煤礦行業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用，但是由于煤礦行業(yè)的工作環(huán)境比較惡劣，使得刮板輸送機(jī)在使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)各種類(lèi)型的故障[1]。鏈傳動(dòng)系統(tǒng)是刮板輸送機(jī)中核心動(dòng)力部分，一旦鏈傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)刮板輸送機(jī)癱瘓無(wú)法正常工作。刮板輸送機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成，分別為刮板鏈條系統(tǒng)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)[2]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，刮板輸送機(jī)在正常工作中動(dòng)力系統(tǒng)故障占整個(gè)設(shè)備故障數(shù)量的一半以上，有非常高的比例[3]。因此，非常有必要針對(duì)礦用刮板輸送機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)故障類(lèi)型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找到其中隱藏的規(guī)律，并結(jié)合具體情況提出有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)策略。

1 礦用刮板輸送機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)

如表1 所示為某煤礦近10 年來(lái)礦用刮板輸送機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)情況。由表中數(shù)據(jù)可知，鏈條系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)占據(jù)整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)故障類(lèi)型的比例分別為65.93%和34.07%。在所有的故障類(lèi)型中，鏈條最容易出現(xiàn)故障問(wèn)題，鏈條故障占據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)故障的26.92%；其次為鏈輪，占據(jù)的比例為21.43%；再次為電機(jī)故障，占據(jù)的比例為17.03%，主要是因?yàn)槊旱V工作環(huán)境復(fù)雜經(jīng)常出現(xiàn)超負(fù)荷工作現(xiàn)象。其他故障類(lèi)型占據(jù)比例相對(duì)較小。另外，在實(shí)踐過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，不同的故障類(lèi)型對(duì)整個(gè)設(shè)備的停機(jī)時(shí)間影響程度不同。在鏈條系統(tǒng)中，平均停機(jī)時(shí)間最長(zhǎng)的為鏈輪故障，為12 h，而鏈條、接鏈環(huán)、刮板的平均停機(jī)時(shí)間分別為9 h、8 h、7 h。對(duì)比傳統(tǒng)系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)，減速器和TTT 耦合器的平均停機(jī)時(shí)間分別達(dá)到了18 h和12 h，可見(jiàn)其對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)效率影響較大。電機(jī)故障占據(jù)比例雖然較高，但是其對(duì)機(jī)器的平均停機(jī)時(shí)間影響相對(duì)較小，為9 h。

表1 某煤礦近10 年來(lái)礦用刮板輸送機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)情況

2 不同故障類(lèi)型的原因分析

2.1 刮板鏈條系統(tǒng)故障

2.1.1 故障形式

對(duì)于表1 中的每種故障類(lèi)型，還可以進(jìn)一步細(xì)分為不同的具體故障種類(lèi)。比如，鏈條故障類(lèi)型還可以將其細(xì)分為三種類(lèi)型，分別為單鏈斷裂、雙鏈斷裂和接鏈環(huán)斷裂[4]。在統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，鏈條在機(jī)頭位置出現(xiàn)故障的概率要比在機(jī)尾位置出現(xiàn)故障的概率高很多，具體的比例為23∶16。

對(duì)于鏈輪故障類(lèi)型同樣可以將其劃分為多種，常見(jiàn)的有浮動(dòng)密封失效導(dǎo)致漏油、未開(kāi)展有效的檢修工作使得軸承出現(xiàn)潤(rùn)滑不良問(wèn)題引發(fā)故障問(wèn)題、在較大載荷作用下鏈輪聯(lián)軸器接齒套發(fā)生過(guò)渡磨損、螺栓在沖擊載荷作用下發(fā)生斷裂等[5]。下頁(yè)圖1 所示為鏈輪故障類(lèi)型統(tǒng)計(jì)分析，由圖中數(shù)據(jù)可知，在統(tǒng)計(jì)的39 次鏈輪故障中，浮動(dòng)密封所占比例為38.46%，比例最高，其次為聯(lián)軸器齒套，所占比例為23.08%，其他依次為潤(rùn)滑不良、聯(lián)軸器螺栓和軸承故障，它們占據(jù)的比例分別為20.51%、10.26%和7.69%。

對(duì)于刮板而言，其故障類(lèi)型可以細(xì)分為以下幾種：壓板、螺栓或者刮板斷裂，刮板出槽或者卡阻等。

2.1.2 故障原因

對(duì)于鏈條和刮板而言，造成其出現(xiàn)故障的原因主要包括鏈條在長(zhǎng)時(shí)間大載荷作用下出現(xiàn)磨損進(jìn)而引發(fā)疲勞失效問(wèn)題、工作面漏頂使得較大煤礦石塊對(duì)刮板和鏈條造成沖擊、壓板嚴(yán)重磨損導(dǎo)致斷裂、溜槽錯(cuò)位、在振動(dòng)工作環(huán)境下部分結(jié)構(gòu)件發(fā)生掉落、刮板螺栓在沖擊載荷作用下斷裂或者出現(xiàn)疲勞斷裂、惡劣的工作環(huán)境使得鏈條張緊出現(xiàn)問(wèn)題等。在上述所有原因中，綜采工作面地質(zhì)環(huán)境對(duì)于刮板鏈條系統(tǒng)故障有著直接影響，如果綜采工作面出現(xiàn)地質(zhì)不穩(wěn)定或者漏頂問(wèn)題，非常容易導(dǎo)致鏈條發(fā)生斷裂問(wèn)題，至少會(huì)對(duì)鏈條造成嚴(yán)重磨損而縮短其使用壽命。此外，當(dāng)刮板輸送機(jī)長(zhǎng)期處于運(yùn)載重載荷時(shí)，會(huì)給鏈條造成非常大的壓力，容易出現(xiàn)疲勞損傷，此時(shí)再加上鏈條張緊不當(dāng)問(wèn)題，鏈條發(fā)生斷裂故障的可能性就非常大。接鏈環(huán)出現(xiàn)故障問(wèn)題的根本原因是接鏈環(huán)承受了太大的載荷，出現(xiàn)嚴(yán)重磨損或者疲勞損傷。根據(jù)有關(guān)研究表明，我國(guó)生產(chǎn)的接鏈環(huán)當(dāng)運(yùn)載的煤炭量超過(guò)100 t 時(shí)就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的疲勞磨損問(wèn)題；而在相同的條件下，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家生產(chǎn)的接鏈環(huán)當(dāng)運(yùn)載的煤炭量超過(guò)250 t 時(shí)才會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題。

對(duì)于鏈輪而言，導(dǎo)致其發(fā)生故障的根本原因就是日常維護(hù)檢修不到位或浮動(dòng)密封失效導(dǎo)致漏油問(wèn)題，鏈輪沒(méi)有進(jìn)行很好的潤(rùn)滑使得其在日常運(yùn)行過(guò)程中磨損嚴(yán)重，當(dāng)遇到瞬間較大沖擊載荷時(shí)就容易出現(xiàn)故障。此外，聯(lián)軸器鏈接齒輪在重載荷作用下發(fā)生疲勞損傷、在較大沖擊載荷情況下螺栓出現(xiàn)瞬間斷裂等都是引發(fā)鏈輪問(wèn)題的重要原因。

圖1 鏈輪故障類(lèi)型統(tǒng)計(jì)分析

2.2 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)故障

2.2.1 故障形式

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于電機(jī)和減速器而言，機(jī)尾部位比機(jī)頭部位更容易出現(xiàn)故障，其比例分別為20∶11 和17∶5。電機(jī)故障可劃分為不同形式，最常見(jiàn)的就是軸承故障和絕緣故障，絕緣故障又可以分為電纜絕緣故障和定子繞組絕緣故障。電機(jī)出現(xiàn)絕緣失效故障的原因在于沒(méi)有做好防水工作導(dǎo)致電機(jī)進(jìn)水，或者長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致絕緣老化失效[6]。減速器主要是因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境不佳，環(huán)境溫度高、振動(dòng)大等，或者密封失效導(dǎo)致雜質(zhì)進(jìn)入腔體。TTT 偶合器常見(jiàn)的失效形式主要有溫度過(guò)高造成失效、充排水閥問(wèn)題等。

2.2.2 故障原因

電機(jī)出現(xiàn)絕緣故障的重要原因就是日常維護(hù)保養(yǎng)不到位，或電機(jī)本身存在質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)腔進(jìn)水而引發(fā)絕緣故障問(wèn)題。電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作過(guò)程中其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)散出去，絕緣長(zhǎng)時(shí)間處在高溫環(huán)境下會(huì)加速其老化過(guò)程。潤(rùn)滑不良是導(dǎo)致電機(jī)軸承出現(xiàn)問(wèn)題的根本原因，一旦潤(rùn)滑得不到保障，零部件就會(huì)出現(xiàn)急劇磨損而迅速損壞。

減速器問(wèn)題原因在于機(jī)器長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致減速器腔內(nèi)溫度升高，潤(rùn)滑效果不良引發(fā)疲勞磨損，偶爾會(huì)因?yàn)槊芊獠粐?yán)導(dǎo)致雜質(zhì)進(jìn)入而引發(fā)故障問(wèn)題。

3 刮板輸送機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)故障預(yù)防措施

3.1 強(qiáng)化設(shè)備管理及人員素質(zhì)水平

很多故障類(lèi)型都是由于日常管理不善造成的，因此必須強(qiáng)化相關(guān)設(shè)備的管理，同時(shí)加強(qiáng)相關(guān)人員技術(shù)水平的培養(yǎng)，提升專(zhuān)業(yè)技能和日常保養(yǎng)維修能力。提升設(shè)備日常維修保養(yǎng)水平，特別是對(duì)于核心關(guān)鍵零部件必須定期進(jìn)行檢修，如鏈輪、刮板鏈條等結(jié)構(gòu)件容易出現(xiàn)磨損，應(yīng)該定期進(jìn)行檢查。設(shè)備運(yùn)行嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)操作，避免由于操作不當(dāng)而引發(fā)斷裂問(wèn)題。

3.2 強(qiáng)化關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的備件管理

對(duì)于刮板運(yùn)輸機(jī)中的一些關(guān)鍵零部件必須準(zhǔn)備充足的備件，這樣一旦出現(xiàn)故障就可以馬上進(jìn)行更換處理，盡可能縮短由于故障而造成的停機(jī)時(shí)間。比如電機(jī)、減速器、鏈輪和刮板等都是容易出現(xiàn)問(wèn)題的零部件。強(qiáng)化刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)于關(guān)鍵部位可以實(shí)施在線(xiàn)檢測(cè)，這樣能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以解決。

3.3 提升綜采工作面工程質(zhì)量

前文已述，綜采工作面工程質(zhì)量會(huì)對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)行造成直接影響，提升綜采面工程質(zhì)量能夠?yàn)楣伟暹\(yùn)輸機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行提供良好的基礎(chǔ)。對(duì)工作面底板進(jìn)行嚴(yán)格控制，尤其是在機(jī)頭部位和機(jī)尾部位，比如確保過(guò)渡槽的平穩(wěn)過(guò)渡。對(duì)頂板做好支護(hù)工作，避免掉落大石塊對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)的正常運(yùn)行造成影響。控制刮板運(yùn)輸機(jī)工作環(huán)境中的水量，保持環(huán)境的干燥，更應(yīng)該避免機(jī)電設(shè)備進(jìn)水。

3.4 加強(qiáng)刮板輸送機(jī)設(shè)備管理

刮板運(yùn)輸機(jī)不同零部件新舊程度不一，可能導(dǎo)致機(jī)尾和機(jī)頭電流無(wú)法保持平衡。長(zhǎng)時(shí)間處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是造成刮板運(yùn)輸機(jī)故障問(wèn)題的重要原因之一。因此，需要加強(qiáng)刮板運(yùn)輸機(jī)的設(shè)備管理工作，嚴(yán)格控制其運(yùn)輸量，避免出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象。