礦用卡車預防維修策略在勝利煤礦的應用

薛 州

（神華北電勝利能源有限公司，內蒙古錫林浩特 026015）

0 引言

勝利能源公司50 臺220 t 礦用卡車自2006年投入以來，隨著設備運行時間增長，設備故障逐漸增多，設備狀態明顯下滑，消耗成本不斷增加。主要原因是發動機運行狀態不佳，缺乏有效監測手段；電動輪主機架開裂嚴重，制約卡車整體出動；電動輪及主發電機等關鍵總成件軸承狀態不可預測，影響卡車出動率。針對以上問題，公司抓住問題核心，總結近年維修經驗及有力舉措。通過長時間探索，開展實施了“礦用卡車科學性預防維修策略”質量管理項目，該項舉措有效保證了卡車的完好率與出動率，設備狀態明顯改善，為公司節約了大量維修成本，保證了維修人員的人身安全。

1 主要內容

礦用重型電傳動自卸卡車的關鍵總成件包括發動機、電動輪和主發電機，這些是交流驅動系統的總要組成部分。如果其中任何一個總成件的安全監測及維護保養不到位，都會嚴重影響卡車的整體運行狀況。因此，為切實做到科學預防維修，結合生產實際及卡車整體運行狀況，勝利能源設備中心運用“礦用卡車預防維修策略”實現預防性維修。該策略主要由發動機實時監控、電動輪主機架實時裂紋監控系統，以及主發電機及電動輪軸承狀態監測等三大子系統構成。通過引用發動機C-LINK 實時監控，延長發動機壽命。運用發動機磨損監測數據、運行數據和檢修數據建立發動機大修理推算公式，使得發動機大修更加科學。

（1）電動輪主機架實時裂紋監控系統。應用銀粉涂層測量電動輪主機架斷裂信號，實現對裂紋的動態監控功能，遏制電動輪主機架突發斷裂風險，延長電動輪大修周期。

（2）主發電機及電動輪軸承狀態監測。引進FAG 軸承振動檢測儀，通過定期監測電動輪和主發電機軸承運行狀態，避免因軸承損壞引發的重大故障。

2 主要做法

2.1 C-LINK 管理系統的應用

C-LINK的成功開發和使用，提供了一套全新的發動機管理模式，采用預警提示加特殊關注，實現了備機和大修機狀態監控。針對有預警觸發或有需求的發動機進行網上監控或數據下載分析，生成月度使用報告等一系列功能，有效提高了維修效率，降低人、財、物的消耗。根據發動機運行狀態，系統自動分析形成關鍵參數日趨勢圖，便于掌握設備使用狀態，預防發動機較大故障的發生。C-LINK 管理系統能夠統計匯總設備月度內使用狀況，生成月度使用報告，基于報告中的數據，可以實現對設備保養、維修、大修進行預測。報告中涉及的關鍵參數有累計運行小時數、累計油耗、當月累計怠速時長、累計故障時長和不同負載時長等。

2.2 發動機磨量監測

從礦車發動機零部件磨損與油樣典型元素累計系數之間的對應關系，再經過故障影響因子、運行狀態影響因子修正，設計出礦車發動機最佳大修理時機推算公式。

（1）決定發動機大修理的主要因素：①零部件設計質量（無量化）；②礦車實際運行載荷及路況（變化大）；③維護保養質量，用油污染控制（無量化）；④司機操駕習慣及水平（數百名司機）；⑤作業環境（氣候變化大）。

（2）公式的設計及應用步驟。決定礦車發動機大修理最根本原因是零部件磨損達到大修理基準狀態，而不是使用達到多少時間。發動機零部件磨損量與油樣典型元素累計系數之間存在一定的聯系，礦車發動機零部件與油樣元素之間的關系是判斷零部件損失量的重要依據。

推斷出決定礦車發動機大修理最根本原因是零部件磨損達到大修理基準狀態，零部件典型元素損失量計算公式為：Mx=∑Cxn×R-1×V，∑Cxn=（Cx1+Cx2+Cx3+…+Cxn），其中，∑Cxn是油樣中x 元素累計系數，mg/L；R 是油樣中x 元素檢出率，固定系數；V 是發動機機油加注量，L；n 是換油次數。

2.3 主發電機軸承狀態監測

220 t 電傳動卡車電動輪及主發電機作為傳動及發電核心部件，主要采用滾動軸承與對應主軸裝配來實現傳動要求。日常運行過程中發現主發電機及電動輪軸承未到大修理周期，頻繁出現點蝕、剝離、裂紋、潤滑不良等現象，進一步加速軸承的疲勞缺損。卡車在運行過程中主發電機軸承及電動輪軸承故障會快速發展為燃軸、切軸等惡性機械事故，經濟損失巨大，存在較大的安全隱患。

設備維修中心引進FAG 軸承檢測分析系統，該系統是集振動測試、數據分析及平衡調整等多功能于一體的專用測試設備。結合自帶的系統趨勢分析軟件，能提高預防維修的計劃性及故障可控性，提高設備相關使用性能。振動是機器運行狀態判定的一種重要依據，FAG 探測儀可依照ISO 10816 標準實施監測設備的振動數據采集，軸承狀態通過調解檢測方法再加以系統分析。相關數據可以被系統調取及保存，便于日后進一步進行時頻信號分析，有效分析出部件的不對中與不平衡，并且可以更深層次判斷相關軸承磨損情況及相關齒輪嚙合情況是否存在異常狀態。探測儀能存儲1600 個測量點的具體信息。在一個周期的測試完成后，所有信息都被導入FAG 分析系統中的Trendline 軟件，進一步用來評估、分析和圖像生成。

在該軟件幫助下，可以測量電動輪轉子軸承及主發電機軸承的軸承間隙和軸向振動量，通過軸承測試儀測試檢查，可以及時準確判斷軸承運行狀態，發現問題及時采取預防措施。同時，經過長時間檢測及數據分析，總結出一套220 t 卡車主發電機及電動輪軸承檢測標準化流程，準確有效掌握卡車主要動力傳動部件的運行狀態。

此外，針對電動輪和主發電機軸承，每間隔3000 h 進行測試，測試結果不良的軸承按要求進行注油或更換，有效避免了因軸承故障引發的重大故障。

3 取得成效

（1）使用C-LINK 平臺監控發動機，通過數據監控及分析，采取前瞻性維護措施，避免重大資產損失及降低維修成本。利用C-LINK 遠程數據監控、數據下載功能、故障報警，提高了維修人員的工作效率，降低了維修人員出入礦山作業現場的頻次和安全風險。按日、周、月統計發動機運行報告，如出動率、可利用率、各負載區間的運行統計報告。監控發動機運行狀態，掌控發動機總體情況，發動機故障率明顯降低，未發生一起發動機惡性故障，每年可節省大修理費用357.5 萬元。

（2）電動輪主機架裂紋監控系統實施以來，實現了在線實時檢測電動輪主機架的應變及裂紋的擴展情況，可以在主機架徹底斷裂前發出報警，避免發生重大安全事故。如果運行中的卡車電動輪主機架開裂，勢必發生一起重大機械事故，電動輪總成報廢，卡車其他部位相應損壞。因此，監測到1 臺電動輪主機架的開裂，即避免了一起重大機械事故的發生。在不考慮卡車其他零部件損壞的情況下，按每年監測到1 臺電動輪主機架開裂計算，年節省維修費用為598.17 萬元。

（3）電動輪和主發電機軸承狀態監測實施以來，隨著設備逐年老化，預警故障數量明顯增大，設備得到及時維修保養，無因軸承損壞引發的重大故障，保證了卡車平穩運行，降低了維修成本。

4 結束語

“礦用卡車科學性預防維修”策略的成功實踐應用，發揮出強大的預防性維修作用，保證了卡車的完好率與出動率，設備狀態明顯改善，為公司節約了大量維修成本，保證了維修人員的人身安全。該策略可在所有電傳動礦用自卸卡車上進行使用，其他礦山設備參照該維護策略的實施方案，也可研發設計出1 套切合實際的維修策略，具有較大推廣應用價值。