帶式輸送機驅動系統可靠性及單設備預防維修策略研究

鄭 浩，謝頌升

（兗礦煤化工程有限公司，山東濟寧 273500）

0 引言

關于帶式輸送機驅動系統可靠性研究較多，但多局限在理論層面。故此本次從實例分析的角度，闡述影響驅動系統可靠性的故障因素，分析單設備的預防維修要點。從結構、原理、管控等層面出發，為帶式輸送機驅動系統及單設備高效運行提供建議。

1 帶式輸送機驅動系統可靠性分析

隨著我國煤炭事業的迅猛發展，提升綜合采煤效率及質量非常關鍵，帶式輸送機作為井下作業的重要工具，主要負責地采煤工作面采出煤炭的運輸工作，將其輸送至井下的煤倉，確保主井的提煤機正常運行，完成提煤任務。針對該作業任務優化帶式輸送機的驅動系統至關重要，驅動系統結構見圖1。

圖1 帶式輸送機驅動系統示意

測試后發現，在運行中一旦驅動系統發生故障或問題，則會導致整個帶式輸送機的運行停止，嚴重的還會造成故障甚至事故。所以需要分析驅動系統的可靠性，強化各個部件之間的協同配合，保證零構件的正常運轉，進而提升整個煤炭的運輸質量及保障。

（1）驅動電機負責為整個驅動系統供應動能，也是第一個發揮作用的設備，其將電能轉變為機械能，機械能會加速帶式輸送機有效運轉。驅動電機的運行穩定、可靠安全非常關鍵。現階段我國煤礦的井下帶式輸送機的驅動電機通常采用三相鼠籠型結構，優點主要有結構簡化、安全穩定、節能低耗等。驅動電機的常見故障有轉子故障、定子問題、軸承及零構件故障等。

（2）減速設備主要負責動力的傳遞，動力的產生及運行可通過減速設備機進行調節，利用齒輪的嚙合進行任務完成。減速設備可讓電機的動力實現最大化轉矩，導致其故障因素較多，如溫度過高、漏油或齒輪問題等。

（3）液力耦合器主要安裝的位置在減速設備與驅動電機之間，屬于傳動設備，在帶式傳輸機可靠運行中起到積極作用，優點有提升設備的啟動穩定性、節約電能等。在啟動中會加強轉矩，并對驅動電機的啟動性能進行優化。液力耦合器具有較好的過載保護功能，其故障主要表現為振動異常、溫度過高或輸出軸不轉等。

（4）傳動滾動是整個帶式輸送機運行的主要部件，負責拉動皮帶及完成運動。傳動滾筒多種類型，從表面來分主要包括光面、膠面或鑄面。其中，光面滾筒適用在較為干燥的作業條件之下；膠面滾筒的適用性明顯相對于光面滾筒較寬；鑄面滾筒的應用更廣也最為常見。傳統滾筒的故障以輪轂、滾筒主體、滾筒軸為主。

2 故障分析與單設備預防維修策略

犁式卸料機作是一種常見的帶式輸送裝置，犁式卸料裝置在使用過程中，卸料器下落，使卸料裝置的擋料皮于輸送皮帶直接接觸，改變煤炭的流動方向，使煤炭進入指定的卸料口。由于犁式卸料機在重載轉運中皮帶會形成兩邊高中間低的槽形，卸料器擋料皮在使用過程中首先要于皮帶邊緣接觸。此處會磨損成一條豎立缺口，導致卸料器使用時漏料嚴重，也會增加皮帶邊緣的磨損（圖2）。如果不及時更換擋料皮，不僅會造成現場衛生情況差，而且會增加現場作業的勞動強度，影響皮帶的使用壽命。同時也會影響傳送煤量，頻繁的更換擋料皮會加重檢修人員的工作強度，從而增加不安全因素，不利于井下煤炭的生產作業。犁式卸料機的故障與帶式輸送機相似。

圖2 犁式卸料機整體結構

本文以犁式卸料機為例，分析帶式輸送機驅動系統可靠性及單設備預防工作。

2.1 驅動系統故障分析

帶式輸送機驅動系統的主要故障以電機、減速設備、液力耦合器、傳動滾筒為主，下面逐一對各故障因素進行分析。

（1）驅動電機問題及風險。驅動電機的問題形成因素較多，主要是驅動電機在長期的運轉過程會產生自身的能量消耗，各零構件之間出現嚴重的碰撞磨損，導致零件構的斷裂或軸承等問題，均會影響驅動電機穩定運行。易發生故障的部分主要有定子、轉子及軸承等，如零構件之間的組織結構松懈，螺絲松動或密封不嚴等，會造成長久的損壞問題發生；定子故障主要是指繞組故障，鐵心松動等；長期的腐蝕也會對繞組造成影響；驅動電機中軸承容易發生故障，主要原因是長期的缺少加油或檢修程度不夠。

（2）減速設備的故障也會經常出現，減速機內部的高溫影響會導致故障，造成軸承不穩定及大量的漏油情況出現。冷卻功能下降，主要是因為減速裝備內部的油量不足導致。導致內部溫度持續升高的因素很多，較常見的是密封圈發生氧化，導致密封功能下降，會導致其溫度升高。在檢修過程中忽視潤滑檢查，軸承之間的齒輪及構件會產生持續碰撞，甚至導致齒輪卡死情況，負荷壓力的持續增大必定會對減速設備造成影響，進而導致發生故障[1]。

（3）液力耦合裝置最為設備重要的均衡調節工具，在驅動系統功能發揮有著重要作用。觀察后發現，一旦其自身的安全閥壓力值無法達標或處在持續走低的狀態，就會影響運行的穩定性、油管的密封不嚴造成輸出設備的運行不暢。泵輪在日常運行中會受到生銹、腐蝕、磨損等因素的影響，導致結構松散、零件掉落，發生松動后會影響液力耦合器的穩定運行、出現故障。

（4）傳動滾筒雖然很少會發生問題，但一旦出現故障則會直接導致帶式輸送機的運行停止。筒體的堅固牢靠非常關鍵，一旦筒體出現裂紋、壓力沖擊或斷開則會導致風險發生。另外，長期缺乏對筒體表面檢查也為故障發生埋下隱患。輪轂故障也較為常見，主要是受長期的振動及運轉頻率影響輪轂與軸產生松動、斷裂，筒體會產生嚴重的變形，軸體則會扭曲或斷裂[2]。

2.2 單設備預防維修策略建模

單設備可靠度偏低于預防性維修閾值Rp時，意味著在運行中將會出現故障，工作人員需對其進行預防維修。該設備運行中突發故障，可采用“小修”方式；如設備N 次預防維修之后，依然無法改變現有狀態，可對其進行零構件更換操作。如果設備可靠度低于預設的預防維修閾值Rp時，則應開展預防維修?？煽啃苑匠倘缦拢?/p>

其中，λi（t）為設備完成第i 次預防維修后的故障率。

將式（1）變換為：

從式（1）、式（2）可以看出，特定的維修周期內所表現的最小維修次數可能出現的概率相同，其數值均是lnRp。為設備i 所構建維修模型主要出于相關費用的考慮，包括停機損失費用、設備更換費用。此是所產生的平均維修費用持續下降，且出于最低的狀態，所產生的小修費用如下：擬定帶式輸送裝置驅動系統的某一設備k 發生故障，則對設備進行小修活動若單次小修的成本為Cx，單用時為tx，則設備k 故障后進行小修產生的費用C1為：

小修的總維修時長Tm：

其中，C1為小修的總費用，tx為單次小修時長，Tm為小修的總時長。

3 維修策略改進

3.1 加強日常檢查與定期維護

帶式輸送機驅動系統的可靠性優化及單設備預防維修不是單一片面的簡單流程，而是更為科學合理的系統布局[3]?；诰旅旱V作業的特殊性，為保障煤礦穩定運輸及提煤效率，要對帶式輸送機的驅動系統及單設備進行定期檢查，并加大定期維護的力度。首先從生產作業安全及輸送質量的層面入手，制訂相應的檢查機制、維護計劃，根據帶式輸送機井下作業的時長，開展對機械設備的故障檢查、問題排查，掌握驅動系統各個部件及設備的磨損程度，分析運行的可靠性、輸送的保障性。在日常檢查上逐一對電機、液力耦合器、減速機、傳動滾筒的情況進行排查[4]。

3.2 構建精細化設備預防維修體系

構建精細化預防及維修體系可及時發現驅動系統的隱藏問題，目前的預防方案與維修計劃過于形式化，缺乏對帶式輸送機驅動系統的細化分析、量化控制。首先要對可能存在的小問題、小故障進行統計，從電機、液力耦合器、減速機、傳動滾筒4 個方面入手，對常見的故障與問題進行等級排列，按照細化目標構建預防維修指標，并根據不同故障及成因的影響大小進行等級劃分，并通過故障模型或計算的方式，掌握何種故障發生的概率，通過評估方式更為精準地獲取相關故障信息。在預防及維修的體系構建方面，應針對不同故障設計對應的解決方法，根據指標體系與故障問題選定維修方案，以便快速解決驅動系統不穩定、不可靠等問題[5]。

3.3 提高維修人員專業技術及水平

針對當前帶式輸送機驅動系統不穩定性的情況，應從專業角度出發，加強驅動系統與單設備的整體檢查維修，因此提升維修人員的專業素養及水平至關重要。首先，加強專業技術的培訓，通過校企合作或企業培訓的方式，提升維修人員對驅動系統、單設備結構及原理的專業掌握，創新預防及維修思維。其次，加強高科技、智能化驅動系統及單設備的故障檢測培訓，包括大數據技術、人工智能技術、邏輯可控程序及遠程監控平臺的技術應用，培養檢修人員的現代化設備檢修、維修及預防能力。最后，可利用數字化技術解決帶式輸送機驅動系統的穩定失衡及故障發生等問題[6]。

4 結束語

綜上所述，通過對帶式輸送機驅動系統可靠性及單設備預防維修策略進行分析，重點剖析驅動系統的故障成因及影響，結合實際案例提出單設備的預防維修方法，明確驅動系統可靠性的科學管控、及時檢修及維護的重要性，為同領域研究工作開展提供參考。