矿用刮板输送机动力系统故障统计分析及预防措施

2020-06-10李晓栋

机械管理开发 2020年4期

李晓栋

（西山煤电集团公司，山西太原 030053）

引言

刮板输送机以其独特的优势在煤矿行业有着非常广泛的应用，但是由于煤矿行业的工作环境比较恶劣，使得刮板输送机在使用过程中经常出现各种类型的故障[1]。链传动系统是刮板输送机中核心动力部分，一旦链传动系统出现故障问题，就会导致整个刮板输送机瘫痪无法正常工作。刮板输送机的动力系统主要由两部分构成，分别为刮板链条系统和动力传动系统[2]。据不完全统计，刮板输送机在正常工作中动力系统故障占整个设备故障数量的一半以上，有非常高的比例[3]。因此，非常有必要针对矿用刮板输送机动力系统故障类型进行统计分析，找到其中隐藏的规律，并结合具体情况提出有针对性的应对策略。

1 矿用刮板输送机动力系统故障统计

如表1 所示为某煤矿近10 年来矿用刮板输送机动力系统故障统计情况。由表中数据可知，链条系统和传动系统占据整个动力系统故障类型的比例分别为65.93%和34.07%。在所有的故障类型中，链条最容易出现故障问题，链条故障占据动力系统故障的26.92%；其次为链轮，占据的比例为21.43%；再次为电机故障，占据的比例为17.03%，主要是因为煤矿工作环境复杂经常出现超负荷工作现象。其他故障类型占据比例相对较小。另外，在实践过程中还发现，不同的故障类型对整个设备的停机时间影响程度不同。在链条系统中，平均停机时间最长的为链轮故障，为12 h，而链条、接链环、刮板的平均停机时间分别为9 h、8 h、7 h。对比传统系统可以发现，减速器和TTT 耦合器的平均停机时间分别达到了18 h和12 h，可见其对整个生产线的生产效率影响较大。电机故障占据比例虽然较高，但是其对机器的平均停机时间影响相对较小，为9 h。

表1 某煤矿近10 年来矿用刮板输送机动力系统故障统计情况

2 不同故障类型的原因分析

2.1 刮板链条系统故障

2.1.1 故障形式

对于表1 中的每种故障类型，还可以进一步细分为不同的具体故障种类。比如，链条故障类型还可以将其细分为三种类型，分别为单链断裂、双链断裂和接链环断裂[4]。在统计中发现，链条在机头位置出现故障的概率要比在机尾位置出现故障的概率高很多，具体的比例为23∶16。

对于链轮故障类型同样可以将其划分为多种，常见的有浮动密封失效导致漏油、未开展有效的检修工作使得轴承出现润滑不良问题引发故障问题、在较大载荷作用下链轮联轴器接齿套发生过渡磨损、螺栓在冲击载荷作用下发生断裂等[5]。下页图1 所示为链轮故障类型统计分析，由图中数据可知，在统计的39 次链轮故障中，浮动密封所占比例为38.46%，比例最高，其次为联轴器齿套，所占比例为23.08%，其他依次为润滑不良、联轴器螺栓和轴承故障，它们占据的比例分别为20.51%、10.26%和7.69%。

对于刮板而言，其故障类型可以细分为以下几种：压板、螺栓或者刮板断裂，刮板出槽或者卡阻等。

2.1.2 故障原因

对于链条和刮板而言，造成其出现故障的原因主要包括链条在长时间大载荷作用下出现磨损进而引发疲劳失效问题、工作面漏顶使得较大煤矿石块对刮板和链条造成冲击、压板严重磨损导致断裂、溜槽错位、在振动工作环境下部分结构件发生掉落、刮板螺栓在冲击载荷作用下断裂或者出现疲劳断裂、恶劣的工作环境使得链条张紧出现问题等。在上述所有原因中，综采工作面地质环境对于刮板链条系统故障有着直接影响，如果综采工作面出现地质不稳定或者漏顶问题，非常容易导致链条发生断裂问题，至少会对链条造成严重磨损而缩短其使用寿命。此外，当刮板输送机长期处于运载重载荷时，会给链条造成非常大的压力，容易出现疲劳损伤，此时再加上链条张紧不当问题，链条发生断裂故障的可能性就非常大。接链环出现故障问题的根本原因是接链环承受了太大的载荷，出现严重磨损或者疲劳损伤。根据有关研究表明，我国生产的接链环当运载的煤炭量超过100 t 时就会发生严重的疲劳磨损问题；而在相同的条件下，国外先进国家生产的接链环当运载的煤炭量超过250 t 时才会出现上述问题。

对于链轮而言，导致其发生故障的根本原因就是日常维护检修不到位或浮动密封失效导致漏油问题，链轮没有进行很好的润滑使得其在日常运行过程中磨损严重，当遇到瞬间较大冲击载荷时就容易出现故障。此外，联轴器链接齿轮在重载荷作用下发生疲劳损伤、在较大冲击载荷情况下螺栓出现瞬间断裂等都是引发链轮问题的重要原因。

图1 链轮故障类型统计分析

2.2 动力传动系统故障

2.2.1 故障形式

统计发现，对于电机和减速器而言，机尾部位比机头部位更容易出现故障，其比例分别为20∶11 和17∶5。电机故障可划分为不同形式，最常见的就是轴承故障和绝缘故障，绝缘故障又可以分为电缆绝缘故障和定子绕组绝缘故障。电机出现绝缘失效故障的原因在于没有做好防水工作导致电机进水，或者长时间高负荷运行导致绝缘老化失效[6]。减速器主要是因为工作环境不佳，环境温度高、振动大等，或者密封失效导致杂质进入腔体。TTT 偶合器常见的失效形式主要有温度过高造成失效、充排水阀问题等。

2.2.2 故障原因

电机出现绝缘故障的重要原因就是日常维护保养不到位，或电机本身存在质量问题，导致电机内腔进水而引发绝缘故障问题。电机长时间连续工作过程中其内部产生的热量无法及时散出去，绝缘长时间处在高温环境下会加速其老化过程。润滑不良是导致电机轴承出现问题的根本原因，一旦润滑得不到保障，零部件就会出现急剧磨损而迅速损坏。

减速器问题原因在于机器长时间高负荷运行，导致减速器腔内温度升高，润滑效果不良引发疲劳磨损，偶尔会因为密封不严导致杂质进入而引发故障问题。

3 刮板输送机动力系统故障预防措施

3.1 强化设备管理及人员素质水平

很多故障类型都是由于日常管理不善造成的，因此必须强化相关设备的管理，同时加强相关人员技术水平的培养，提升专业技能和日常保养维修能力。提升设备日常维修保养水平，特别是对于核心关键零部件必须定期进行检修，如链轮、刮板链条等结构件容易出现磨损，应该定期进行检查。设备运行严格按照规范标准操作，避免由于操作不当而引发断裂问题。

3.2 强化关键结构件的备件管理

对于刮板运输机中的一些关键零部件必须准备充足的备件，这样一旦出现故障就可以马上进行更换处理，尽可能缩短由于故障而造成的停机时间。比如电机、减速器、链轮和刮板等都是容易出现问题的零部件。强化刮板运输机运行状态监测，对于关键部位可以实施在线检测，这样能够及时发现问题并加以解决。

3.3 提升综采工作面工程质量

前文已述，综采工作面工程质量会对刮板运输机的正常稳定运行造成直接影响，提升综采面工程质量能够为刮板运输机的稳定运行提供良好的基础。对工作面底板进行严格控制，尤其是在机头部位和机尾部位，比如确保过渡槽的平稳过渡。对顶板做好支护工作，避免掉落大石块对刮板运输机的正常运行造成影响。控制刮板运输机工作环境中的水量，保持环境的干燥，更应该避免机电设备进水。