胜利能源公司矿用卡车轮胎精细化管理模式

2020-07-02于晓波

露天采矿技术 2020年3期

杨凯，王飞，于晓波

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古锡林浩特 026000）

神华北电胜利能源有限公司共有50 台220 t卡车进行拉土运煤作业。煤矿为宽缓向斜构造，发育有多条正断层，土质松软，并分布大量砂砾岩，特别是春融时期道路翻浆、起伏较大，易造成卡车轮胎胎体损伤，并且随着水、沙土侵入轮胎伤口发展迅速，若轮胎的气压、温度如管控不到位，极可能发生轮胎爆胎或着火事故，严重影响轮胎安全运行，同时卡车轮胎消耗约占矿用卡车总费用的25%[1]，鉴于卡车轮胎的安全与成本管控，神华北电胜利能源有限公司设备维修中心（以下简称胜能维修中心）通过多年的轮胎维护经验积累，在如何保障轮胎气压标准、轮胎温度控制、轮胎损伤诊断与跟踪等方面做了大量的工作，提出了卡车轮胎精细化安全管理管理模式，为矿卡轮胎安全维护工作提供了有效指导。

1 轮胎基础管理

1.1 轮胎压力

轮胎气压是管控核心。当轮胎的气压达不到轮胎厂家要求的标准时，轮胎的侧壁就会出现弯曲，轮胎内部被折断，甚至会发生爆裂[2]。胎压过高时，影响卡车的制动距离，在洒水等低附着力的路面紧急制动时，会使卡车的制动距离变得更长，在卡车运行的突发状况时增加卡车的运行风险；胎压过低时，使得转向变沉，特别是前轮出现气压较低时，在快速打方向时，车头的响应会变得迟缓，在重载下坡转弯路段容易出现转向不足而造成运输交通事故。胎压低使得轮胎与地面的接触面积加大，轮胎内部温度若无法得到有效的控制，随着卡车的持续运行温度的持续升高，可能发生轮胎着火的事故，也增加了轮胎的消耗，气压对于轮胎胎面磨损的寿命及安全影响见表1。

表1 气压对于轮胎胎面磨损的寿命及安全影响

2014—2016 年，陆续对50 台卡车安装了轮胎全寿命系统。在轮胎内部加装传感器，通过无线传输每3 s 将轮胎内部胎压、胎温传入接收器、中控机以及卡车驾驶室装配的信息采集器，并配合手持蓝牙及电脑终端，实现了轮胎胎压、胎温远距离的实时监控[3]，推动了矿用工程轮胎智能化、数字化的精细化管理。胜能公司轮胎维护人员以轮胎管理系统为依托，结合轮胎维护人员孜孜不倦的精细检查与调整，使得轮胎运行气压与标准气压偏差在±2 psi[4]（±13.79 kPa），实现全车轮胎的极致平衡，大大减少轮胎刺扎问题的出现，并且通过对胎温、胎压的实时监测，彻底实现避免发生轮胎爆胎事故的发生。

1.2 轮胎温度

轮胎的温度是轮胎管控的又一核心。轮胎运行过程中产生的热量可能造成轮胎内部橡胶与橡胶、橡胶与钢丝出现热剥离问题，如检查不到位，随着轮胎的持续运行，温度的持续升高可能导致轮胎着火。胜能公司通过轮胎管理系统的预警功能，科学设定轮胎内部温度预警值并制定详细预警处理措施。结合近年来不断结合系统预警温度的调整，针对夏季轮胎温度数据记录及分析，制定了轮胎不同温度下的预警值。即一级报警为75 ℃，要求卡车降速慢性；设定二级报警为80 ℃，要求卡车停机降温，科学合理的控制了轮胎的温升，保障轮胎温度在安全合理范围以内，减少轮胎内部高温而产生消耗以及着火事故隐患，同时大大提升夏季卡车的出动效率，保障安全生产。

2 轮胎损伤跟踪检查

2.1 轮胎分级跟踪检查

由于轮胎伤口受沙土、雨水侵蚀发展迅速，胜能公司采用24 h 连续生产模式，轮胎的点检跟踪若不到位，轮胎的损伤位置持续扩大与深入，轮胎在运行过程中极有可能发生突发事故。鉴于以上因素，依据轮胎伤口位置、面积、运行小时数等综合分析制定A级重大、B 级中等、C 级一般3 个不同等级进行分级跟踪检查。为方便轮胎数据的实时查看，特制定了卡车轮胎二维码并定期进行数据更新，链接包括轮胎的品牌、型号、运行小时数、损伤位置及面积等，实现手机扫一扫，轮胎状态全知晓，更加便于轮胎的跟踪，气压对于轮胎胎面磨损的寿命及安全影响见表2。

表2 气压对于轮胎胎面磨损的寿命及安全影响

2.2 轮胎损伤检查

1）轮胎传统“望闻问切”检查法。胜利露天矿土质松软，但分布大量砂砾岩，需要对岩石集中区域进行爆破作业，爆破产生的物料较多，如处理不及时极易造成轮胎的刺扎，影响轮胎安全运行。通过多年来的轮胎点检经验，总结了“望闻问切”轮胎检查法。“望”即做到三看：看轮胎变形、颜色、损伤，即对轮胎的整体进行查看；“闻”是落实嗅、听，即在夏季高温时期，如轮胎内部温度较高，如轮胎内部橡胶与橡胶之间、橡胶与钢丝之间发生热剥离会发生浓郁的橡胶味道，通过远距离闻轮胎气味判断轮胎热剥离；听即通过手锤敲击轮胎胎体反馈的声音，判断轮胎是否出现脱空剥离；“问”即通过查找轮胎运行数据及与询问驾驶员了解轮胎刺扎是渐发性还是突发性，对轮胎的损伤诊断具有重要依据；“切”是查找“病因”实现对症下药。

2）利用系统数据诊断轮胎损伤。矿用卡车在夏季运行时，轮胎持续运行不断地积聚能量，而大量的能量不能被快速释放，会导致轮胎带束层之间、钢丝与橡胶之间发生剥离。利用系统大数据分析，总结归纳轮胎静态气压充注法、科学总结轮胎损伤概率及趋势。针对少部分轮胎趾口磨损问题，利用系统GPS定位轨迹分析与VBOX 测算，科学计算轮胎转弯侧向加速度；增加了轮胎的定矩及紧固措施；通过现场无死角重点检查，准确诊断剥离位置，采取有效手段，防止事故发生。

3 精细轮胎维护作业创新管理

3.1 实现无人指挥完成轮胎拆装作业

维修中心平均每年需拆卸轮胎1 000 余次，此前在拆装轮胎作业任务中，均需1 人站立于机械手夹臂与轮胎之间指挥机械手驾驶员进行操作，而频繁性的轮胎拆装作业任务，指挥人员在指挥过程中，如出现指挥手势不清、驾驶员误操作或设备泄压故障等，存在轮胎掉落倾倒导致指挥人员伤害的事故隐患。通过在机械手前部安装红外智能高清摄像头、接入交换机、前端监控存储系统及配套气管固定装置等，由摄像头及显示屏形成高清影像代替人眼。总结出1 套“一调二标三定四对正”轮胎拆装法，最终实现了无人指挥，由机械手独立完成轮胎的拆装任务。大大提升了卡车轮胎拆装任务的安全系数。

3.2 精细轮胎紧固维护管理

1）轮胎紧固螺母定矩措施。卡车轮胎紧固螺母扭矩过大或过小都直接影响螺母及螺杆的应力分布，轮胎维护人员此前对轮胎紧固螺母进行紧固时，依据风枪3 个挡位对螺母进行3 次紧固，存在问题是由于无法保证风源的定量控制，因此存在螺母紧固扭矩不统一、扭矩不足的问题。轮胎螺栓紧固力矩不足则是造成卡车轮胎窜位的主要原因[5]，出现个别轮胎螺母松动导致电动轮窜位或螺杆断裂，如不能及时发现，则卡车在重载下坡时发生电动轮窜位和螺杆断裂，可能造成卡车倾覆伤及驾驶员，严重影响驾驶员的人身安全与卡车的行车安全。通过引进使用气动定矩扭矩扳手，调整扳手进气压力保证标准扭矩输出，对每条轮胎紧固螺母进行定矩紧固，确保轮胎螺母紧固标准、到位，保障卡车运行安全。

2）轮胎螺母季度校验措施。轮胎在持续的运行过程中，由于采场路况恶劣，卡车重载转弯及在起伏路段行驶时对轮胎形成较大压力，轮胎的螺母、螺杆承受较大应力会出现返松及疲劳。每季度利用卡车保养时，对全车轮胎紧固螺母进行全面检查校磅并做好标记：①防止轮胎紧固螺母出现返松导致电动轮窜位问题；②在紧固过程中，可以有效检查螺母及螺杆是否出现疲劳损伤断裂情况，一经发现及时对螺杆、螺母进行更换，确保轮胎紧固到位。

3）精细轮胎换面、换位管理。矿用卡车轮胎换位方法取决于工况、驾驶方式和矿山生产运输环境及道路状况，影响换位的因素主要有车型、载重等。矿内执行卡车左侧行驶，所有轮胎左侧磨损较多，影响卡车的转向与制动，需要定期批量换面；针对夏季高温，将损伤或磨损较为严重的轮胎拆卸进行修补备用，在冬季寒冷低温时节，将这类修补及状态较差的轮胎进行上机，将状态好的轮胎替换留作夏季备用，大大降低了轮胎发生突发事故的隐患，并且有效提升轮胎使用寿命，最大化发挥轮胎使用效能。

4）精细轮胎修补管理。轮胎损伤随着轮胎“伤口”的扩大与深入，可能造成损伤无法修补导致轮胎报废。在每年进入10 月中下旬时，随着环境气温的下降，采取科学提高硫化机硫化温度及硫化时间，更换修补导热材料等措施，防止季节性气温变化导致硫化温度不够等因素导致轮胎修补位置出现鼓包、脱空、开裂等问题，保障修补质量。轮胎胎冠、胎侧修补后平均运行时间分别为4 500、2 300 h，轮胎平均整体运行时间增加3 400 h，在保障修补轮胎安全运行的前提下，有效提升轮胎使用寿命。

4 路况维护管理和轮胎运行相关奖惩机制

轮胎的安全运行与采场的道路情况关系紧密，提升采场道路的维护质量，能有效提升卡车轮胎的使用寿命。采取定期对工程设备驾驶员进行标准化道路维护作业流程培训，投入FRT 新型建筑材料，配备专用工程设备，雨、雪后调动平路机等设备及时清理路面等措施，改善卡车轮胎道路运输环境，确保轮胎安全运行。

维修中心开展安全、技能教育培训工作以提高广员工综合素质、预防和降低生产安全事故发生[6]。为强化矿卡轮胎的安全管理与成本管控制定了详细的奖惩细则，牢固树立“培训不到位就是制造隐患”的教育培训意识[7]，强化员工安全意识与责任心。设立轮胎专项奖励基金制，鼓励司机爱护轮胎，使用好轮胎[8]。针对频繁机紧急制动、紧急转弯、路面岩石见而不避的行为定了相应的考核细则。

轮胎精细化管控模式应用近3 年，轮胎平均寿命提升了2 828 h，累计减少轮胎投入49 条，节约资金800 余万元。