礦用刮板輸送機動力系統(tǒng)故障統(tǒng)計分析及預防措施

李曉棟

（西山煤電集團公司， 山西 太原 030053）

引言

刮板輸送機以其獨特的優(yōu)勢在煤礦行業(yè)有著非常廣泛的應用，但是由于煤礦行業(yè)的工作環(huán)境比較惡劣，使得刮板輸送機在使用過程中經常出現(xiàn)各種類型的故障[1]。鏈傳動系統(tǒng)是刮板輸送機中核心動力部分，一旦鏈傳動系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，就會導致整個刮板輸送機癱瘓無法正常工作。刮板輸送機的動力系統(tǒng)主要由兩部分構成，分別為刮板鏈條系統(tǒng)和動力傳動系統(tǒng)[2]。據(jù)不完全統(tǒng)計，刮板輸送機在正常工作中動力系統(tǒng)故障占整個設備故障數(shù)量的一半以上，有非常高的比例[3]。因此，非常有必要針對礦用刮板輸送機動力系統(tǒng)故障類型進行統(tǒng)計分析，找到其中隱藏的規(guī)律，并結合具體情況提出有針對性的應對策略。

1 礦用刮板輸送機動力系統(tǒng)故障統(tǒng)計

如表1 所示為某煤礦近10 年來礦用刮板輸送機動力系統(tǒng)故障統(tǒng)計情況。由表中數(shù)據(jù)可知，鏈條系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)占據(jù)整個動力系統(tǒng)故障類型的比例分別為65.93%和34.07%。在所有的故障類型中，鏈條最容易出現(xiàn)故障問題，鏈條故障占據(jù)動力系統(tǒng)故障的26.92%；其次為鏈輪，占據(jù)的比例為21.43%；再次為電機故障，占據(jù)的比例為17.03%，主要是因為煤礦工作環(huán)境復雜經常出現(xiàn)超負荷工作現(xiàn)象。其他故障類型占據(jù)比例相對較小。另外，在實踐過程中還發(fā)現(xiàn)，不同的故障類型對整個設備的停機時間影響程度不同。在鏈條系統(tǒng)中，平均停機時間最長的為鏈輪故障，為12 h，而鏈條、接鏈環(huán)、刮板的平均停機時間分別為9 h、8 h、7 h。對比傳統(tǒng)系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)，減速器和TTT 耦合器的平均停機時間分別達到了18 h和12 h，可見其對整個生產線的生產效率影響較大。電機故障占據(jù)比例雖然較高，但是其對機器的平均停機時間影響相對較小，為9 h。

表1 某煤礦近10 年來礦用刮板輸送機動力系統(tǒng)故障統(tǒng)計情況

2 不同故障類型的原因分析

2.1 刮板鏈條系統(tǒng)故障

2.1.1 故障形式

對于表1 中的每種故障類型，還可以進一步細分為不同的具體故障種類。比如，鏈條故障類型還可以將其細分為三種類型，分別為單鏈斷裂、雙鏈斷裂和接鏈環(huán)斷裂[4]。在統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)，鏈條在機頭位置出現(xiàn)故障的概率要比在機尾位置出現(xiàn)故障的概率高很多，具體的比例為23∶16。

對于鏈輪故障類型同樣可以將其劃分為多種，常見的有浮動密封失效導致漏油、未開展有效的檢修工作使得軸承出現(xiàn)潤滑不良問題引發(fā)故障問題、在較大載荷作用下鏈輪聯(lián)軸器接齒套發(fā)生過渡磨損、螺栓在沖擊載荷作用下發(fā)生斷裂等[5]。下頁圖1 所示為鏈輪故障類型統(tǒng)計分析，由圖中數(shù)據(jù)可知，在統(tǒng)計的39 次鏈輪故障中，浮動密封所占比例為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%。

對于刮板而言，其故障類型可以細分為以下幾種：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時間大載荷作用下出現(xiàn)磨損進而引發(fā)疲勞失效問題、工作面漏頂使得較大煤礦石塊對刮板和鏈條造成沖擊、壓板嚴重磨損導致斷裂、溜槽錯位、在振動工作環(huán)境下部分結構件發(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)問題等。在上述所有原因中，綜采工作面地質環(huán)境對于刮板鏈條系統(tǒng)故障有著直接影響，如果綜采工作面出現(xiàn)地質不穩(wěn)定或者漏頂問題，非常容易導致鏈條發(fā)生斷裂問題，至少會對鏈條造成嚴重磨損而縮短其使用壽命。此外，當刮板輸送機長期處于運載重載荷時，會給鏈條造成非常大的壓力，容易出現(xiàn)疲勞損傷，此時再加上鏈條張緊不當問題，鏈條發(fā)生斷裂故障的可能性就非常大。接鏈環(huán)出現(xiàn)故障問題的根本原因是接鏈環(huán)承受了太大的載荷，出現(xiàn)嚴重磨損或者疲勞損傷。根據(jù)有關研究表明，我國生產的接鏈環(huán)當運載的煤炭量超過100 t 時就會發(fā)生嚴重的疲勞磨損問題；而在相同的條件下，國外先進國家生產的接鏈環(huán)當運載的煤炭量超過250 t 時才會出現(xiàn)上述問題。

對于鏈輪而言，導致其發(fā)生故障的根本原因就是日常維護檢修不到位或浮動密封失效導致漏油問題，鏈輪沒有進行很好的潤滑使得其在日常運行過程中磨損嚴重，當遇到瞬間較大沖擊載荷時就容易出現(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)鏈輪問題的重要原因。

圖1 鏈輪故障類型統(tǒng)計分析

2.2 動力傳動系統(tǒng)故障

2.2.1 故障形式

統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，對于電機和減速器而言，機尾部位比機頭部位更容易出現(xiàn)故障，其比例分別為20∶11 和17∶5。電機故障可劃分為不同形式，最常見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。電機出現(xiàn)絕緣失效故障的原因在于沒有做好防水工作導致電機進水，或者長時間高負荷運行導致絕緣老化失效[6]。減速器主要是因為工作環(huán)境不佳，環(huán)境溫度高、振動大等，或者密封失效導致雜質進入腔體。TTT 偶合器常見的失效形式主要有溫度過高造成失效、充排水閥問題等。

2.2.2 故障原因

電機出現(xiàn)絕緣故障的重要原因就是日常維護保養(yǎng)不到位，或電機本身存在質量問題，導致電機內腔進水而引發(fā)絕緣故障問題。電機長時間連續(xù)工作過程中其內部產生的熱量無法及時散出去，絕緣長時間處在高溫環(huán)境下會加速其老化過程。潤滑不良是導致電機軸承出現(xiàn)問題的根本原因，一旦潤滑得不到保障，零部件就會出現(xiàn)急劇磨損而迅速損壞。

減速器問題原因在于機器長時間高負荷運行，導致減速器腔內溫度升高，潤滑效果不良引發(fā)疲勞磨損，偶爾會因為密封不嚴導致雜質進入而引發(fā)故障問題。

3 刮板輸送機動力系統(tǒng)故障預防措施

3.1 強化設備管理及人員素質水平

很多故障類型都是由于日常管理不善造成的，因此必須強化相關設備的管理，同時加強相關人員技術水平的培養(yǎng)，提升專業(yè)技能和日常保養(yǎng)維修能力。提升設備日常維修保養(yǎng)水平，特別是對于核心關鍵零部件必須定期進行檢修，如鏈輪、刮板鏈條等結構件容易出現(xiàn)磨損，應該定期進行檢查。設備運行嚴格按照規(guī)范標準操作，避免由于操作不當而引發(fā)斷裂問題。

3.2 強化關鍵結構件的備件管理

對于刮板運輸機中的一些關鍵零部件必須準備充足的備件，這樣一旦出現(xiàn)故障就可以馬上進行更換處理，盡可能縮短由于故障而造成的停機時間。比如電機、減速器、鏈輪和刮板等都是容易出現(xiàn)問題的零部件。強化刮板運輸機運行狀態(tài)監(jiān)測，對于關鍵部位可以實施在線檢測，這樣能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并加以解決。

3.3 提升綜采工作面工程質量

前文已述，綜采工作面工程質量會對刮板運輸機的正常穩(wěn)定運行造成直接影響，提升綜采面工程質量能夠為刮板運輸機的穩(wěn)定運行提供良好的基礎。對工作面底板進行嚴格控制，尤其是在機頭部位和機尾部位，比如確保過渡槽的平穩(wěn)過渡。對頂板做好支護工作，避免掉落大石塊對刮板運輸機的正常運行造成影響。控制刮板運輸機工作環(huán)境中的水量，保持環(huán)境的干燥，更應該避免機電設備進水。

3.4 加強刮板輸送機設備管理

刮板運輸機不同零部件新舊程度不一，可能導致機尾和機頭電流無法保持平衡。長時間處于高負荷運轉狀態(tài)是造成刮板運輸機故障問題的重要原因之一。因此，需要加強刮板運輸機的設備管理工作，嚴格控制其運輸量，避免出現(xiàn)超負荷運轉現(xiàn)象。