矿用带式输送机故障树分析

李文军

(同煤国电同忻煤矿有限公司)

矿用带式输送机故障树分析

李文军

(同煤国电同忻煤矿有限公司)

利用故障树分析法，建立具有4个逻辑或门、1个逻辑与门、9个底事件的故障树，分析输送机常见故障，根据故障树定性分析，导致顶事件发生的主要因素有：输送带跑偏、打滑和张力超限；根据故障树定量分析，顶事件发生的概率为10.9%，可靠性较低，需要进行相应的改进。故障树分析对输送带故障判断准确、故障点确定及时且直观，对于提高煤矿安全高效生产具有一定的指导作用。

故障树 带式输送机 故障分析

带式输送作为运输设备，在煤炭生产中使用频率最高、应用范围最广，其主要特点是运输距离长、速度快、能力强和耗电小。但是，由于煤矿井下工作环境恶劣，输送机在使用过程中受到粉尘、振动、积水等因素的影响，以及物料复杂的应力作用，很容易出现故障。当输送机输送带发生故障时，影响煤矿的正常连续生产，严重时还可能造成安全事故。所以，对输送机输送带进行故障分析，准确查找故障原因，故障位置，建立有效的日常检查与维修制度，对保障矿山安全生产具有重要作用。

1 带式输送机

通过逐层建立可能导致故障因素的逻辑关系，建立带式输送机输送带故障树，通过定性与定量分析，找出导致输送带故障的主要因素，实现直观展现故障原因、方便查询故障类型、加强日常检查力度、加快故障维修效率等实际目标，并根据分析结果提出具有针对性的改进措施，作为实践工作的指导。

1.1 主要结构组成

矿用带式输送机(图1所示)主要由驱动装置、制动装置、输送带、托辊及支架、拉紧装置、转向滚筒、清扫装置、装料装置、卸料装置等部件组成。其中，驱动装置主要包括电动机、联轴器以及减速滚筒等；装料装置主要包括落煤斗、落煤管、缓冲器、溜管以及导料槽等。

1.2 工作原理

带式输送机工作时，输送带以闭合形式绕过驱动滚筒和换向滚筒，上输送带和下输送带以托辊为支撑，拉紧力则由拉紧装置提供。工作时，驱动电动机转动，将扭矩传递给输送带，牵引输送带运动，完成物料运输。

1.3 输送带易发生的故障

(1)输送带断带。输送带断带主要由两个因素导致：由于输送带表面受力不均匀且张力超出输送带所能承受的极限，导致输送带发生断裂失去承载能力，多发生在输送带接头附近；输送机拉紧装置故障。

带式输送机发生断带故障会导致输送机长时间无法运行，给煤矿生产带来重大的经济损失。如果倾角较大时，输送带断带还可能导致物料下滑摧毁设备、堵塞通道甚至造成人员伤亡，后果非常严重。

(2)输送带跑偏。在运输过程中，输送机中心线与输送带中心线发生方向偏移。导致这一故障的主要原因是皮带表面受力不平衡，横向方向上存在水平分力，合力不为零。

输送带跑偏会严重危害其使用寿命，使皮带边缘产生磨损甚至撕裂，另外，跑偏后的输送带在载荷作用下与机架之间产生很大的摩擦，损坏皮带甚至引发火灾。

(3)输送带打滑。当输送带与滚筒之间摩擦力太小时，输送带运行速度低于滚筒的运行速度时，输送带与滚筒发生相对滑动，导致输送带打滑。

输送带打滑会造成其磨损加大，长时间的滑动摩擦也可能产生高温，导致输送带着火，引发更严重的煤矿安全事故。

2 输送带的故障树研究

2.1 建立输送带故障树

根据以上分析建立输送带故障树。故障树的顶事件即输送带故障，3个中间事件分别为输送带断带、跑偏和打滑，继续向下建立各底事件。最终形成了具有4个逻辑或门、1个逻辑与门、9个底事件的故障树。如图2所示。

2.2 故障树定性分析

对已建立的故障树定性分析，求出其最小割集，

图2 输送带故障树示意

根据布尔运算结果分析底事件的重要程度。求解过程如下：

T=M1+x1+x2

=x3·M3+x1+x2

=x3·(M4+x4+M5)+x1+x2

=x3·(x5+x6+x7+x8+x9+x4)+x1+x2

=x3·x5+x3·x6+x3·x7+x3·x8+x3·x9+x3·x4+x1+x2.

(1)

通过式(1)可以看出，导致输送带发生故障的事件及事件组合共有8个，分别为{x1}，{x2}，{x3,x4}，{x3,x5}{x3,x6}{x3,x7}{x3,x8}{x3,x9}。在这8个集合中，x1与x2为独立事件，一旦出现就会导致顶事件发生；在其他最小割集中，出现频率最高的是x3，因此该事件也非常重要。

根据上面的定性分析可知，在实际生产中，为了避免输送机输送带故障，应该着重注意避免输送带跑偏、输送带打滑以及输送带张力超限问题的出现，以有效降低输送带故障出现的概率。

2.3 故障树定量分析

通过查阅相关手册和文献，带式输送机输送带故障树中各底事件的发生概率具体数据如表1所示。

表1 各底事件发生概率

根据式(1)求得最小割集，可求出整个系统的故障率为P(T)≈10.9%.

2.4 输送带故障的改进

(1)输送带断带。为了确保输送带具有足够的张力，遇水遇冷不易变脆断带，必须保持输送带带芯材质具有良好的性能，同时应该加强对输送带的检修，及时更换损坏的输送带。

(2)输送带跑偏。输送带安装时，应将滚筒调整平直、机架位置调整平整。调整滚筒轴承，使其保持平直状态，同时加大跑偏处的拉紧力，如出现输送带跑偏，及时清理带上的煤粉和煤块，及时纠正跑偏。

(3)输送带打滑。调整皮带张紧力，清除皮带上的积水，增大其摩擦；及时清理皮带和托辊上的杂物，减少载荷，防止输送带打滑。

3 结 论

(1)分析了带式输送机结构及工作原理，输送带常见的故障类型及导致故障的原因。

(2)根据故障分析的结果，建立了具有4个逻辑或门、1个逻辑与门、9个底事件的故障树，该故障树能够在输送带故障维护、检修、故障判断等方面起到一定的指导作用。

(3)根据故障树定性分析结果，导致顶事件发生的主要因素有：输送带跑偏、打滑和张力超限。根据故障树定量分析结果可知，顶事件发生的概率为10.9%，可靠性较低，需要进行相应的改进。

(4)根据故障树分析结果，提出了相应的改进措施，提高带式输送机输送带的可靠性。

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2015-04-07)

李文军(1979—)，男，037001 山西大同市南郊区。