羊場灣煤礦進口和國產大采高綜采工作面主要設備的故障分析及改進建議

馮耀東

（神華寧夏煤業集團有限責任公司，寧夏自治區銀川市，750011）

羊場灣煤礦是神華寧夏煤業集團有限責任公司一座生產能力達千萬噸級的特大型礦井，礦井地質條件較好。煤層最大厚度7.02m，最小厚度5.70 m，設計開采高度為5.6m，工作面平均傾角11°。礦井同時布置兩個大采高綜采工作面，其中一個采用國產設備，另一個采用除國產液壓支架外的進口設備（以下簡稱進口設備）。兩個工作面采煤條件近似，但國產設備在生產運行中的故障率相對進口設備的故障率偏高。為了不斷改進國產設備的性能，減少設備故障停機，提高生產效率，進行了為期4個月的設備現場運行狀況跟蹤調查和對比分析，采取了相應的改進措施，取得了較好的效果，這些研究有益于提高國產設備的運行可靠性。

1 工作面設備配置情況

國產設備工作面配置情況見表1，進口設備工作面配置情況見表2。

表1 國產設備工作面主要配置

表2 進口設備工作面主要配置

2 主要設備故障影響時間統計及原因分析

2.1 主要設備故障影響時間統計

從2011年3－6月份，分別對進口設備工作面和國產設備工作面的主要設備故障時間進行了統計，累計統計122d，每天的生產時間為18h，生產作業總時間為131760m in，故障影響生產時間統計分析見表3。

表3 故障影響時間及故障率統計

2.2 主要設備故障類型分析

2.2.1 采煤機故障類型分析

進口采煤機故障影響時間占生產總時間的0.98%，主要故障類型為：液壓系統密封老化，管路磨損或受擠壓損傷后爆裂，調高油缸及液壓雙向鎖受擠壓損傷，電纜及鏈夾損傷等。

國產采煤機故障影響時間占生產總時間的2.22%，故障類型與進口采煤機類似，只是國產采煤機零部件制造質量低于進口產品，其同類故障頻次遠高于進口產品，為進口采煤機故障時間的2.28倍。

2.2.2 刮板輸送機故障類型分析

進口刮板輸送機、轉載機、破碎機的故障影響時間占生產總時間的2.79%，主要故障類型為刮板輸送機的刮板出現不同程度的裂紋，強度降低的刮板多次出現斷裂，斷裂后的刮板被拉進機頭后因卡阻而導致斷鏈，鏈輪軸組件密封和軸承損壞。

國產刮板輸送機、轉載機、破碎機故障影響時間占生產總時間的3.94%，主要故障類型為國產刮板輸送機配套的德國福伊特閥控調速型液力偶合器的故障，影響正常生產。其他故障類型與進口刮板輸送機相同，只是頻次較高，為進口刮板輸送機故障時間的1.41倍。

3 故障原因及改進建議

3.1 采煤機的故障原因及改進建議

（1）電纜夾損壞。目前采煤工作面布置較長，采煤機功率增大，采煤機電纜從結構到截面都發生了很大變化，而電纜夾的制造標準并未相應提高，多數選用“O”型電纜夾，雖輔助配置了張力保護銷或張力檢測器等，但使用效果較差，頻繁出現電纜夾鏈節斷裂故障，存在水管與電纜在夾帶中竄動和磨損問題。建議采煤機電纜夾選用中間帶有隔板、內外面設有防滑槽的加強“O”型電纜夾，同時改進采煤機拖纜裝置，確保電纜夾不得擺動或翻轉。

（2）采煤機調高油缸、管路和液壓鎖防護差、膠管和液壓鎖易磨損、爆管管路。建議在采煤機調高油缸活塞桿部位加裝具有一定強度并能在油缸外滑動的半開式護管，以保護調高油缸活塞桿；將雙向鎖安裝位置調整至采煤機機身上，在調高油缸管接頭前焊接防護塊；用厚壁無縫鋼管替代部分膠管，盡可能縮短膠管長度；膠管選用D N系列，承壓40MP a以上的高質量標準膠管總成（包括管接頭、膠管及接頭、密封、U形銷）。

（3）因液壓系統油溫較高引發內漏或密封老化，閥組、液壓鎖卡阻、泄漏及密封等故障多。主要原因一是液壓系統長時間工作在泄壓循環狀態，高油溫造成密封老化，易引起系統內漏；二是液壓系統受到污染后，造成閥組、液壓鎖閥芯卡阻或閥芯不能復位而引起泄漏；三是閥組和液壓鎖設計、加工、配套質量因素造成故障多。建議在液壓系統中統一增配外置板式冷卻器，降低系統溫升；開發采煤機專用密封件等，選擇進口元件，如泵及閥組、液壓鎖、濾芯、密封等，提升液壓系統的可靠性。

（4）制動閘易發熱、磨損。主要原因一是制動閘響應靈敏性差，二是壓力傳感系統不能及時、準確的保護，三是工作面傾角變化與采煤機調速系統不能合理匹配。建議使每個制動器的制動力矩必須滿足整機制動力的要求，加大液管直徑，減小壓力損失，提高管路耐壓能力，防止爆管等；保證壓力傳感系統靈敏可靠，制動壓力低時能夠及時停止牽引。

（5）行走箱開式輪系潤滑不良，電動機無外排油孔。建議在行走箱合理位置加裝驅動輪、惰輪和行走輪的稀油點滴潤滑裝置；改進驅動輪、惰輪及行走輪系和電動機的軸承潤滑油道設計，增加排油孔或外排管，保證軸承充分潤滑，廢油能夠置換，不得進入電機定子繞組。

3.2 刮板輸送機故障原因及改進建議

（1）刮板輸送機鏈輪軸組件密封或軸承易損壞。主要原因是密封件、軸承自身的質量問題，其次是加工精度偏低而引發的元件損壞。建議開發專用密封件或選用進口高質量專用密封件，同時提高鏈輪軸組件的加工精度，才可提高使用壽命。

（2）閥控調速型液力偶合器是刮板輸送機的主要故障點，故障原因集中為軸承故障，密封件故障，水系統各種閥件的故障和傳感器件、電控系統的故障，近期難以解決。建議裝機功率在（2～3）×855kW及以下刮板運輸機可選用雙速電機、雙速軟啟動器驅動，盡量不采用閥控調速型液力偶合器。對裝機功率在（2～3）×1000kW及以上單速電機驅動國產刮板輸送機，可考慮配套進口變頻電機及其電控系統或盡快使用電氣軟啟動器，逐步替代閥控調速型液力偶合器。

（3）斷刮板與斷鏈故障。引發此類故障的原因之一是鏈條張緊力達不到合理值。建議選配大扭矩液壓緊鏈馬達，并能實時檢查鏈條張力，確保刮板鏈合理的張緊力，減少刮板損壞及斷鏈事故。