露天煤礦機(jī)電設(shè)備故障及維修策略淺析

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摘要：煤碳是工業(yè)生產(chǎn)的重要資源，其生產(chǎn)過(guò)程中需要使用大量的機(jī)械設(shè)備，但是有多種因素對(duì)機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響，從而影響煤礦生產(chǎn)效率。尤其是在露天環(huán)境下，機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行將受到嚴(yán)重影響，因此需要加強(qiáng)故障檢測(cè)，降低故障率，提升生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：煤礦；機(jī)電設(shè)備；技術(shù)故障

0引言

以煤礦機(jī)電設(shè)備常見(jiàn)故障及維修策略為主要內(nèi)容展開(kāi)討論，首先簡(jiǎn)要敘述露天煤礦機(jī)電設(shè)備常見(jiàn)故障特點(diǎn)，然后分析齒輪故障、軸承故障、機(jī)械構(gòu)件故障、發(fā)動(dòng)機(jī)故障常見(jiàn)故障的引發(fā)因素，最后提出露天煤礦機(jī)電設(shè)備維修策略。

1露天煤礦機(jī)電設(shè)備常見(jiàn)故障應(yīng)對(duì)特點(diǎn)

進(jìn)行露天煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測(cè)與診斷時(shí)，綜合應(yīng)用故障診斷和檢測(cè)兩種技術(shù)，以計(jì)算機(jī)、傳感器和信號(hào)分析作為技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研發(fā)的一種新型技術(shù)，檢測(cè)煤礦機(jī)電設(shè)備故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照故障發(fā)生形式，選擇多種檢測(cè)方式，逐一明確設(shè)備存在的故障問(wèn)題，科學(xué)判斷、準(zhǔn)確查找，發(fā)現(xiàn)故障具體存在問(wèn)題，確保維修工作的及時(shí)開(kāi)展。以往的煤礦機(jī)電設(shè)備檢修工作主要通過(guò)人工的方式開(kāi)展，對(duì)于故障的判斷主要憑借以往的檢修經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際工作質(zhì)量和效率較低，對(duì)煤礦生產(chǎn)效率有一定的影響。而在機(jī)電設(shè)備檢修中應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備能夠通過(guò)數(shù)據(jù)分析方式及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障中存在的問(wèn)題，有效提升檢修效率。設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用如圖1所示。

2露天煤礦機(jī)電設(shè)備常見(jiàn)故障

煤礦機(jī)電設(shè)備常見(jiàn)故障表現(xiàn)在多個(gè)方面，如電氣和電機(jī)控制系統(tǒng)故障、齒輪故障、軸承故障、機(jī)械構(gòu)件故障、發(fā)動(dòng)機(jī)故障等，不同故障的檢測(cè)方式有所不同。

2.1電氣和電機(jī)控制系統(tǒng)

在露天環(huán)境中受到多方面因素的影響，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備很容易出現(xiàn)故障。電氣和電機(jī)控制系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)為信號(hào)點(diǎn)異常、直流屏、整流屏故障、供電線路受雷擊，軸編碼器連接部件損壞，信號(hào)異常等。同時(shí)，氣候、天氣因素都將對(duì)電氣電機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

2.2齒輪故障

煤礦機(jī)電設(shè)備中的齒輪主要作為動(dòng)力傳輸，主要表現(xiàn)為磨損而產(chǎn)生故障，但在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)彎曲應(yīng)力大于齒輪本身承受荷載時(shí)，則極有可能造成齒輪發(fā)生折斷的情況。煤礦機(jī)電設(shè)備多次超荷載運(yùn)行，將增加齒輪嚙合摩擦力，齒輪表面逐漸出現(xiàn)大量的裂紋，齒輪節(jié)線產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象[1]，長(zhǎng)時(shí)間承受過(guò)大應(yīng)力將對(duì)齒輪產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損壞。因?yàn)辇X輪屬于金屬構(gòu)件，同時(shí)作為動(dòng)力傳輸元件，當(dāng)其損壞后只能進(jìn)行更換，無(wú)法進(jìn)行修復(fù)。

2.3軸承故障

煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中，軸承自身質(zhì)量和易受外界因素影響特性，造成軸承耐磨性和旋轉(zhuǎn)精度受到嚴(yán)重影響，當(dāng)軸承性能指標(biāo)不能滿足使用需求時(shí)，軸承旋轉(zhuǎn)異常將造成設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障，甚至對(duì)機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。例如，輸送設(shè)備中需要應(yīng)用軸承零件實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的運(yùn)轉(zhuǎn)，但是當(dāng)軸承出現(xiàn)故障時(shí)將對(duì)輸送設(shè)備的運(yùn)行效率產(chǎn)生影響，甚至可能出現(xiàn)因?yàn)闈L動(dòng)體長(zhǎng)期旋轉(zhuǎn)異常而爆軸。所以，需要在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中定期開(kāi)展檢修工作，對(duì)軸承的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查。另外，在檢測(cè)中相關(guān)人員需要對(duì)軸承的溫度、振動(dòng)情況進(jìn)行檢查，如果出現(xiàn)溫度異常、振動(dòng)幅度較大情況需要及時(shí)關(guān)閉設(shè)備，對(duì)軸承滾動(dòng)情況進(jìn)行檢查，需要注意的是，通常情況下，軸承是成對(duì)使用，需要檢查同一部件總成的兩個(gè)軸承，并對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的彎曲度進(jìn)行檢測(cè)，確保各個(gè)零件規(guī)格滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。

2.4機(jī)械構(gòu)件故障

按照機(jī)械種類不同對(duì)故障分類，機(jī)械構(gòu)件故障主要表現(xiàn)為：礦車設(shè)備故障，舉升、驅(qū)動(dòng)構(gòu)件運(yùn)行動(dòng)力不足；挖掘機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行、設(shè)備牽引力、提升能力、牽引能力不足等故障；輸送設(shè)備故障，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)、輸送速度緩慢等。對(duì)于電力電機(jī)系統(tǒng)和整體設(shè)備故障的處理，主要是對(duì)設(shè)備線路和構(gòu)成元件檢查，及時(shí)更換老化、損壞的線路、元件，并檢查線路連接情況，避免出現(xiàn)接觸不良而產(chǎn)生電弧對(duì)設(shè)備造成進(jìn)一步的損壞。另外，任何機(jī)械構(gòu)件出現(xiàn)故障的主要原因，是設(shè)備長(zhǎng)期投入使用，在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損、腐蝕、老化情況，對(duì)設(shè)備整體性能產(chǎn)生影響，整體表現(xiàn)為排氣過(guò)熱、分成變化、設(shè)備振動(dòng)異常、發(fā)聲異常、電壓、電壓異常、磨損殘留等。例如，本企業(yè)在設(shè)備使用后期，因?yàn)樵O(shè)備長(zhǎng)期處于高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，設(shè)備零件出現(xiàn)不同程度的腐蝕、老化、磨損情況，故障率逐漸升高，液壓馬達(dá)、空壓機(jī)、壓油缸等大型配件部件出現(xiàn)不同程度的磨損情況，維護(hù)保養(yǎng)較為困難，對(duì)于相關(guān)故障的處理多采用新型設(shè)備引進(jìn)方式，并在使用過(guò)程中加強(qiáng)設(shè)備管理。

2.5發(fā)電機(jī)故障

在煤礦機(jī)電設(shè)備中發(fā)電機(jī)屬于重要的組成部分，但因?yàn)檫\(yùn)行問(wèn)題，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)發(fā)生故障的因素較多，主要包括使用不當(dāng)、保養(yǎng)不足，機(jī)件腐蝕、斷裂等，都將對(duì)發(fā)電機(jī)的使用性能產(chǎn)生影響[2]。所以，如果發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常，需要及時(shí)停止運(yùn)行，并結(jié)合以往維修經(jīng)驗(yàn)對(duì)存在故障進(jìn)行排查。發(fā)電機(jī)故障維修工作量較大，同時(shí)對(duì)相關(guān)人員維修技能也具有較高的要求。

3露天煤礦機(jī)電設(shè)備故障維護(hù)和防范對(duì)策

露天煤礦開(kāi)采中所使用的機(jī)電設(shè)備種類繁多，某企業(yè)在煤礦生產(chǎn)中所使用的機(jī)電設(shè)備包括吊斗鏟、395B電鏟、930E卡車、CDM75穿孔機(jī)、推土機(jī)等，設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障后將對(duì)煤礦生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響。為確保煤礦生產(chǎn)作業(yè)的順利開(kāi)展，企業(yè)針對(duì)實(shí)際存在問(wèn)題采取相應(yīng)措施降低設(shè)備故障發(fā)生故障。按照設(shè)備構(gòu)造不同、工作場(chǎng)所、工作狀況以及巖石硬度情況，將故障歸納為4種：①設(shè)備在使用過(guò)程中突然出現(xiàn)性能參數(shù)下降；②機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常振動(dòng)、異響、異味情況；③設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂、開(kāi)焊、過(guò)熱等情況；④運(yùn)行中存在外網(wǎng)電壓、電流掉電或電壓突變等故障。針對(duì)存在故障需要全面開(kāi)展維護(hù)工作，確保機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。（1）企業(yè)通過(guò)加強(qiáng)人員培訓(xùn)，使操作人員和維護(hù)人員對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理加以全面了解，降低設(shè)備故障率，避免故障的頻繁發(fā)生加快部件磨損。平穩(wěn)期的故障發(fā)生多是偶然發(fā)生，此時(shí)人員已經(jīng)具備足夠的操作技能和維護(hù)技能，故障的發(fā)生多是自身因素，對(duì)于此類故障的處理需要操作人員和維護(hù)人員共同做好記錄，針對(duì)問(wèn)題采取相應(yīng)措施加以改善和維護(hù)，將故障率降到最低。（2）在煤礦機(jī)電設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)因?yàn)楣收隙鴮?duì)相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響需要及時(shí)停止設(shè)備運(yùn)行，之后對(duì)故障類型、引發(fā)故障的因素進(jìn)行全面分析，采取相應(yīng)措施加以維修，需要更換的零件及時(shí)更換[3]。在故障檢修中需要盡可能減少對(duì)設(shè)備造成不利影響，并降低類似故障的發(fā)生概率。（3）預(yù)防維修的開(kāi)展是主動(dòng)檢查煤礦機(jī)電設(shè)備存在的運(yùn)行安全隱患，預(yù)防設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障，相關(guān)工作的開(kāi)展是以“預(yù)防”為切入點(diǎn)進(jìn)行，并根據(jù)維修方案具體要求，最大程度預(yù)防煤礦機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)安全故障，確保設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

4露天煤礦機(jī)電設(shè)備維修實(shí)際案例分析

對(duì)CDM75鉆機(jī)實(shí)際應(yīng)用中發(fā)生的故障和處理方式進(jìn)行分析。CDM75鉆機(jī)是頂驅(qū)回轉(zhuǎn)頭履帶式牙輪鉆機(jī)，在爆破孔鉆進(jìn)作業(yè)中較為常用。鉆孔深度53.3m，鉆孔直徑為250mm，軸壓力36.1t，最大工作壓力0.76MPa，電機(jī)功率522kW，重76t，鉆進(jìn)能力60m/h。因?yàn)殚L(zhǎng)期使用三聯(lián)泵頻繁發(fā)生故障，對(duì)其進(jìn)行拆解觀察到三聯(lián)泵轉(zhuǎn)子和葉片存在不同程度損壞。使用1年后，兩臺(tái)鉆機(jī)共損壞三聯(lián)泵14臺(tái)，財(cái)產(chǎn)損失170萬(wàn)元，每次故障發(fā)生停機(jī)時(shí)間約7h，對(duì)設(shè)備使用率造成嚴(yán)重影響，對(duì)煤礦生產(chǎn)作業(yè)的有序開(kāi)展產(chǎn)生影響[4]。

4.1故障分析

三聯(lián)泵故障發(fā)生是因?yàn)檗D(zhuǎn)子和葉片出現(xiàn)不同程度的損壞，對(duì)轉(zhuǎn)子和葉片損壞情況進(jìn)行分析，判斷為因?yàn)殚L(zhǎng)期負(fù)荷運(yùn)行而損壞，因?yàn)槿?lián)泵額定壓力的大小受到泵本身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和泄漏性能約束，如果運(yùn)行中工作壓力大于額定壓力或者長(zhǎng)期處于額定壓力臨界狀態(tài)運(yùn)行，將導(dǎo)致三聯(lián)泵出現(xiàn)過(guò)熱或者過(guò)載情況。但三聯(lián)泵工作壓力由系統(tǒng)溢流和負(fù)載設(shè)定壓力決定，隨著外負(fù)載的增加，工作壓力隨之增加。在煤礦生產(chǎn)中購(gòu)置CDM75鉆機(jī)時(shí)，受到作業(yè)環(huán)境的約束，安裝加熱、照明、增壓系統(tǒng)，提升鉆機(jī)質(zhì)量，因?yàn)殂@機(jī)設(shè)計(jì)是三支點(diǎn)千斤頂調(diào)平支撐，質(zhì)量增加導(dǎo)致千斤頂支撐力超過(guò)額定壓力，長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行造成泵芯損壞。

4.2故障處理

對(duì)故障分析后對(duì)改造方案的可行性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。首先，增加溢流閥額定壓力，因?yàn)樾枰獙?duì)鉆機(jī)本身結(jié)構(gòu)加以充分考慮，難度比較大，改造成本高。其次，降低外界負(fù)載。因?yàn)樵阢@機(jī)中增加了其他系統(tǒng)，減小外負(fù)載改造方案不切合實(shí)際。最后，增加千斤頂?shù)膬?nèi)徑，降低作用力。該方案不僅能有效延長(zhǎng)泵使用年限，同時(shí)容易實(shí)現(xiàn)，具有可行性。先對(duì)千斤頂?shù)膬?nèi)徑進(jìn)行確定，通過(guò)計(jì)算得出內(nèi)徑約為0.176m。按照設(shè)計(jì)手冊(cè)直徑取值180mm。由原來(lái)的150mm增加至180mm，所需壓力為18.1MPa。按照非鉆進(jìn)側(cè)所需壓力1.1倍進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大壓力為19.1MPa，比溢流閥和輔助回路最大壓力降低了0.8MPa。

5總結(jié)

綜上所述，在露天煤礦生產(chǎn)中因?yàn)槭艿蕉喾N因素的影響，對(duì)機(jī)電設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響煤礦生產(chǎn)效率。基于此，在露天煤礦生產(chǎn)中需要對(duì)常見(jiàn)的設(shè)備故障加以全面了解，例如電氣和電機(jī)控制系統(tǒng)故障、齒輪故障、軸承故障、機(jī)械構(gòu)件故障、發(fā)動(dòng)機(jī)故障等，對(duì)故障誘發(fā)原因全面了解，避免設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)故障。同時(shí)，為避免故障發(fā)生，需要做好事前、事后維修工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的安全隱患和故障，提升設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量。另外，對(duì)設(shè)計(jì)不合理的地方及時(shí)改進(jìn)，提升生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行綜合性能，實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)效率提升。

參考文獻(xiàn)

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［4］孫義.煤礦機(jī)電設(shè)備故障維修及預(yù)防措施的研究［J］.百科論壇電子雜志，2018（13）：379.

作者:冷鑫 單位:中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)投資有限公司