電鏟工作裝置狀態檢修方式的探索與應用

王圣富，申玉東，張開林，戴順祥

（云南華聯鋅銦股份有限公司，云南文山 663701）

0 引言

電動液壓鏟（簡稱電鏟）屬于大型鏟裝設備，要使其安全高效運行，就得管理好、維護好、修理好。電鏟由多個相互影響的機械、液壓、電力、電子系統構成，同時機、電、液相結合的系統又包括許多種類的零件，整個設備組成極為復雜，對各零件的工作可靠性要求高。隨著設備運行時間的增長，設備故障率增加，設備零件使用壽命隨之減少。造成電鏟損傷以及影響使用壽命的因素很多，例如惡劣環境因素、工作強度巨大、自身磨損消耗等，如何延長大型設備的壽命、降低使用成本、提高維修技術，是目前維修人員的難點與重點[1]。基于狀態維修方式能最大程度地降低設備出現故障的概率、降低電鏟零件損傷和延長其使用壽命。

1 電鏟工作裝置的構造及工作原理

電鏟工作裝置是執行指定動作的主要機構，主要由工作大小臂、鏟斗、大小臂油缸、鏟斗油缸、開合斗油缸等零部件構成（圖1～圖3）。工作裝置各部件連接處潤滑情況與銷軸、軸套磨損情況、油缸狀態，是維修人員每日的日常點巡檢重點檢查部位。

圖1 小臂與鏟斗上顎及鏟斗油缸

圖2 大小臂連接及小臂油缸

圖3 工作大臂與上車架及大臂油缸

工作裝置完成各種動作主要依靠各個油缸的運動，工作油缸運動由電液先導控制系統觸發及精準控制。電液先導控制系統主要由集成伺服控制器、電腦板、電磁閥和各行程傳感器等元件構成[2]，信號路線為伺服控制器→電腦板→電磁閥。

對工作裝置的維修工作主要包括：①測量各連接處的銷軸及軸套尺寸來決定是否需要更換，目的是達到精準維修，防止過度維修；②檢查并更換老化破損液壓油管、潤滑油管、線路及損壞的限位傳感器；③對工作油缸的檢修主要是更換其密封件，處理油缸漏油內泄等故障。為避免過度維修和延長油缸使用壽命，根據油缸的實際使用狀態及其理論使用壽命決定其維修時機。各工作油缸理論使用壽命：大臂油缸12 000 h，小臂油缸10 000 h，鏟斗油缸10 000 h，開合斗油缸5000 h。

2 設備技術資料與狀態維修方案

對電鏟操作手冊、維護保養手冊等技術資料進行系統學習，消化吸收，讓維修人員對電鏟具備一定的專業理論基礎，研究制定電鏟的維修方案（圖4）。電鏟基于狀態維修工作流程分為3 個階段：狀態監控，狀態評估與預測，維修分析與決策。

圖4 方案流程

（1）狀態監控階段。主要工作是對電鏟做點巡檢，提取與處理其各部件的狀態信息和特征量，判斷狀態指示值是否低于潛在故障值。若未低于潛在故障值，則繼續進行狀態信息的采集，若低于則直接進入下一階段。

（2）故障診斷與預測階段。主要工作是判斷故障類型，依據狀態指示值是否在P—F 間隔期來輔助判斷（圖5）。其中，P 點是潛在故障，F 點是功能故障，T 代表潛在故障發展為功能故障的時間，Tc是視情況維修間隔期；為了保證潛在故障能夠檢測出來，特別要求必須Tc＜T。若為潛在故障，則對設備零部件剩余有用壽命進行預測，并記錄在維修檔案庫，否則即為功能故障。

圖5 P—F 間隔曲線

（3）維修決策階段。依據第2 階段的故障診斷與預測決定是否進行維修，若為功能故障則直接采用修復性維修與搶修決策，否則進行預防性維修的制定并實施維修[3]。

3 狀態維修實踐

電鏟維修人員檢查發現電鏟大小臂鉸接軸套及軸銷磨損嚴重，判斷此故障已超出了P—F 間隔期，屬于功能故障，應采取修復性維修與應急搶修決策。若故障進一步升級則會導致大小臂上的座孔磨損，發生更為嚴重的設備故障，影響設備的安全運行，產生更大的經濟損失。此外，小臂存在自動下落現象，判斷為小臂油缸內泄所致。電鏟投入使用27 066 h 以來，其大臂與上車鉸接處軸套、軸銷從未更換過，根據對鉸接處軸套、軸銷狀態特征的提取與處理判斷，其已在P—F 間隔期，預測其使用壽命僅有300 h。決定采用基于狀態維修的方式對電鏟整個工作裝置進行檢修。

研究國際大型進口設備基于狀態的檢修方案，對電鏟工作裝置特征分析討論，維修決策實施情況如下：①根據公司生產需求及電鏟工作裝置的實際狀態制定合理、高效的檢修計劃；②根據計劃核實庫存備件剩余量，對欠缺的備件進行合理性采購[4]；③因電鏟為大型鏟裝設備，依據電鏟高度及工作裝置檢修需求自主設計與搭建方便、安全的檢修平臺設計圖紙，以實現安全、高效的檢修（圖6）；④電鏟工作裝置鉸接處軸套、軸銷狀態特征的提取與處理，在檢修期間通過對工作裝置每個鉸接處的軸套、軸銷進行清洗測量，根據軸套與基孔配合為過盈配合要求、銷軸與軸套為間隙配合要求，結合測量數據與新件尺寸數據對比分析，決定需要更換的軸套與軸銷，精準維修避免了維修不足及維修過剩；⑤電鏟維修班人員自主創新，設計改良檢修工具以滿足實際維修需求，加快檢修進度，降低維修成本，如自主改良的軸銷托銷器、采用自主設計制作的大型油缸檢修平臺及專業工具檢修油缸等（圖7）。

圖6 檢修平臺

圖7 軸銷托銷器

電鏟工作裝置基于狀態的檢修全部完成，維修人員在維修技能提升及合理利用創新工具的前提下，提高了檢修效率，比計劃提前20 d 完成了電鏟的檢修作業。現電鏟都以最好的狀態，安全有效地投入生產使用。

4 總結

通過“國際大型進口設備主要裝置及部件基于狀態檢修的探索與應用”的開展，維修人員對利勃海爾進口設備主要裝置及部件完全能進行自主維修，修復后的設備各項性能指標通過檢測，均達到設備使用要求，為礦山生產奠定了堅實的設備基礎。此項目的實施，很好地解決了延長進口設備使用壽命的難題，也提高了電鏟設備的完好率，讓其更安全地服務于生產，同時提高維修人員對進口設備的維修技能，也從維修進口設備方面找到降低公司生產成本的途徑，為公司的生產發展貢獻應有的力量。