故障樹法在刮板輸送機主要部件故障分析中的應用

宋海峰

(大同煤礦集團有限責任公司煤峪口礦)

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故障樹法在刮板輸送機主要部件故障分析中的應用

宋海峰

(大同煤礦集團有限責任公司煤峪口礦)

摘要刮板輸送機是煤炭運輸系統(tǒng)中的重要一環(huán)，隨著現(xiàn)代化礦井建設和煤礦機械化程度的提高，對刮板輸送機連續(xù)性生產(chǎn)的要求也越來越高，但由于生產(chǎn)環(huán)境惡劣，刮板輸送機常常發(fā)生故障而需要停機修復。為減少故障發(fā)生及便于發(fā)生故障后快速維修，采用故障樹分析法，分析了刮板輸送機發(fā)生故障原因，制定了確保刮板輸送機可靠運行的措施，保障了煤礦正常生產(chǎn)。

關鍵詞刮板輸送機溜槽刮板鏈故障樹

刮板輸送機是煤礦運輸系統(tǒng)的重要組成部分，刮板輸送機的健康運行是采煤過程連續(xù)高效的重要保障[1-3]。由于井下惡劣的工作環(huán)境，造成刮板輸送機易損壞而無法正常工作，影響煤礦的正常生產(chǎn)。本文分析了刮板輸送機出現(xiàn)故障的原因及其分類，采用故障樹分析法分析刮板輸送機的故障問題，進而采取有效措施，減少刮板輸送機的故障率，提高采煤效率。

1　故障樹概述

故障樹分析法主要是利用邏輯學理論，分析結(jié)果可靠性強，分類清晰，方便工作人員的理解和應用。故障樹分析法主要是從定量和定性兩方面對所研究的系統(tǒng)故障進行分析，定量分析是指已知所研究系統(tǒng)可能發(fā)生的所有故障種類和可靠性參數(shù)，計算各故障發(fā)生的可能性和安全性；定性分析是指在不掌握系統(tǒng)可能發(fā)生的所有故障可能概率，或只希望掌握所有故障中主要故障的分析。

定性分析是故障樹分析過程中最常用的方式。定性分析工作主要包括以下兩點：①建立故障樹，做出頂事件(指系統(tǒng)故障本身)和最小割集的故障模型(指各種故障情況)，并列出所有的最小割集；②判斷故障薄弱環(huán)節(jié)，提出檢修意見。包括頂事件發(fā)生的所有可能性，最小割集越多，說明導致故障出現(xiàn)的可能就越多。基本事件少的最小割集比基本事件多的最小割集對故障發(fā)生的影響程度大，更容易導致系統(tǒng)故障的發(fā)生，可以對基本事件少的最小割集增加基本事件，以提高系統(tǒng)的可靠性。通過故障樹分析，可以發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生的規(guī)律、存在的漏洞和最小割集對故障發(fā)生的影響程度，為故障的預防和補救提供依據(jù)。

2　刮板輸送機主要故障分析

刮板輸送機主要由機頭、機尾、刮板鏈、中部溜槽和擋煤板等部分組成，其中機頭、機尾、刮板鏈組、電動機、減速器等是最容易出現(xiàn)故障的部位，其故障概率如圖1所示。

圖1　刮板輸送機各種故障的概率示意

2.1刮板鏈組典型故障

刮板鏈組主要用于拉動刮板輸送機的運行，其運轉(zhuǎn)過程中受靜力拉伸及摩擦等因素影響，容易出現(xiàn)以下狀況[4]：①刮板鏈磨損嚴重、意外沖擊損傷，導致刮板鏈斷裂，停止生產(chǎn)；②由于機身不平，刮板受外力過大而彎曲，導致刮板一部分脫出溜槽出現(xiàn)飄鏈；③由于機頭不正或刮板鏈過松等，致使刮板鏈脫出鏈輪，如脫鏈嚴重則直接導致運煤停止。

2.2機頭、機尾故障

由于金屬等雜物的進入，頭、尾部的壓頂子不穩(wěn)等原因，導致輸送機機頭、機尾倒翻，影響煤炭運輸。

3　刮板輸送機主要故障的故障樹分析

3.1溜槽故障樹建立

溜槽部件最多，刮板鏈是其最薄弱的部分，建立刮板鏈故障樹，結(jié)果如圖2、圖3所示，各因素含義如表1、表2所示。

圖2　中部溜槽故障樹示意

圖3　刮板鏈故障樹示意表1　中部溜槽故障樹各因素含義

因素E1E2E3x1x2x3含義磨損開焊斷裂質(zhì)量問題維護問題設計缺陷

表2　刮板鏈故障樹各因素含義

3.2故障樹定性分析

根據(jù)圖2計算最小割集：

T=E1+E2+E3=x1x2+x1x2x3+x1+x2.

(1)

從式(1)結(jié)果可以看出，在中部溜槽故障中，維護和質(zhì)量是導致故障的主要原因，一旦出現(xiàn)必然導致頂事件發(fā)生，而設計缺陷只有在維護問題和質(zhì)量問題發(fā)生時才起作用，因此，對于中部溜槽來說，要加強生產(chǎn)質(zhì)量，并在日常生產(chǎn)中注重正確的維護和使用。

根據(jù)圖3計算最小割集：

(2)

從式(2)可以看出，在刮板鏈故障中，除了質(zhì)量問題以外，磨損和腐蝕是導致故障的主要原因，一旦出現(xiàn)必然導致頂事件發(fā)生。因此，對于刮板鏈來說，要選擇合適的張力，同時避免井下的腐蝕環(huán)境。

4　提高刮板輸送機可靠性措施

4.1設計制造

在刮板輸送機設計制造階段，從以下幾個方面改善刮板輸送機的可靠性：

(1)材料，選擇優(yōu)質(zhì)材料，確保其安全使用。如軸承、刮板鏈和鏈輪應選擇強度和韌性較好，且經(jīng)過實踐檢驗的產(chǎn)品。同時也應該不斷的改進這些關鍵部件的制造工藝，如利用整體焊接技術，生產(chǎn)整體鑄焊封底結(jié)構作為中部槽，可提高中部槽的強度。

(2)利用鏈條張力監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測和采集刮板鏈在工作過程中所受外力，并實時分析刮板鏈受力趨勢和規(guī)律，當出現(xiàn)受力不均、受力過大等異常情況時，及時停止工作或安排工作人員維修，提高運行可靠性。

(3)設置必要的保護裝置，以減小巷道環(huán)境對刮板輸送機正常運行的影響，可以在中部加裝斷鏈保護裝置。

(4)選用自移式機尾，可以通過改變架體和固定架體之間的相對運動，確保刮板鏈的合適張力。

4.2使用

(1)對操作人員進行崗前培訓，以保證熟悉設備的結(jié)構性能和熟練操作的能力，在生產(chǎn)過程中規(guī)范操作。

(2)盡量保證刮板輸送機連續(xù)工作，減少其啟動次數(shù)和避免長時間空轉(zhuǎn)。當有故障出現(xiàn)后，工作人員在處理前應該先切斷電源。

(3)刮板輸送機要鋪設平整，當工作面回采巷道凹凸不平時應進行修整，盡量減小刮板輸送機的上下起伏；使用液壓插板時，盡量減小其與刮板機底的間隙，防治煤炭顆粒進入間隙，造成刮板鏈的損壞。

5　結(jié)　論

為減少刮板輸送機故障發(fā)生，分析了刮板輸送機主要發(fā)生故障的部位及發(fā)生的原因，提出故障樹分析法分析刮板輸送機的故障問題及其運行的可靠性措施，為刮板輸送機安全運行提供了條件。

參考文獻

[1]謝保國,王振偉,武斐斐.刮板輸送機常見故障及現(xiàn)場處理方法[J].煤,2010,19 (8):47-48.

[2] 趙勇.淺析刮板輸送機常見故障及預防措施化機電信息[J].設備管理與改造，2011(15):89-90.

[3] 秦午鵬.刮板輸送機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].黑龍江紡織,2012(4):30-32.

[4] 史明栓，張超軍．SGZ630刮板機減速器常見故障與預防[J]．煤炭技術，2008(27)：22-25．

(收稿日期2016-04-26)

宋海峰(1986—)，男，助理工程師，037041 山西省大同市。