矿用卡车预防维修策略在胜利煤矿的应用

薛 州

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古锡林浩特 026015）

0 引言

胜利能源公司50 台220 t 矿用卡车自2006年投入以来，随着设备运行时间增长，设备故障逐渐增多，设备状态明显下滑，消耗成本不断增加。主要原因是发动机运行状态不佳，缺乏有效监测手段；电动轮主机架开裂严重，制约卡车整体出动；电动轮及主发电机等关键总成件轴承状态不可预测，影响卡车出动率。针对以上问题，公司抓住问题核心，总结近年维修经验及有力举措。通过长时间探索，开展实施了“矿用卡车科学性预防维修策略”质量管理项目，该项举措有效保证了卡车的完好率与出动率，设备状态明显改善，为公司节约了大量维修成本，保证了维修人员的人身安全。

1 主要内容

矿用重型电传动自卸卡车的关键总成件包括发动机、电动轮和主发电机，这些是交流驱动系统的总要组成部分。如果其中任何一个总成件的安全监测及维护保养不到位，都会严重影响卡车的整体运行状况。因此，为切实做到科学预防维修，结合生产实际及卡车整体运行状况，胜利能源设备中心运用“矿用卡车预防维修策略”实现预防性维修。该策略主要由发动机实时监控、电动轮主机架实时裂纹监控系统，以及主发电机及电动轮轴承状态监测等三大子系统构成。通过引用发动机C-LINK 实时监控，延长发动机寿命。运用发动机磨损监测数据、运行数据和检修数据建立发动机大修理推算公式，使得发动机大修更加科学。

（1）电动轮主机架实时裂纹监控系统。应用银粉涂层测量电动轮主机架断裂信号，实现对裂纹的动态监控功能，遏制电动轮主机架突发断裂风险，延长电动轮大修周期。

（2）主发电机及电动轮轴承状态监测。引进FAG 轴承振动检测仪，通过定期监测电动轮和主发电机轴承运行状态，避免因轴承损坏引发的重大故障。

2 主要做法

2.1 C-LINK 管理系统的应用

C-LINK的成功开发和使用，提供了一套全新的发动机管理模式，采用预警提示加特殊关注，实现了备机和大修机状态监控。针对有预警触发或有需求的发动机进行网上监控或数据下载分析，生成月度使用报告等一系列功能，有效提高了维修效率，降低人、财、物的消耗。根据发动机运行状态，系统自动分析形成关键参数日趋势图，便于掌握设备使用状态，预防发动机较大故障的发生。C-LINK 管理系统能够统计汇总设备月度内使用状况，生成月度使用报告，基于报告中的数据，可以实现对设备保养、维修、大修进行预测。报告中涉及的关键参数有累计运行小时数、累计油耗、当月累计怠速时长、累计故障时长和不同负载时长等。

2.2 发动机磨量监测

从矿车发动机零部件磨损与油样典型元素累计系数之间的对应关系，再经过故障影响因子、运行状态影响因子修正，设计出矿车发动机最佳大修理时机推算公式。

（1）决定发动机大修理的主要因素：①零部件设计质量（无量化）；②矿车实际运行载荷及路况（变化大）；③维护保养质量，用油污染控制（无量化）；④司机操驾习惯及水平（数百名司机）；⑤作业环境（气候变化大）。

（2）公式的设计及应用步骤。决定矿车发动机大修理最根本原因是零部件磨损达到大修理基准状态，而不是使用达到多少时间。发动机零部件磨损量与油样典型元素累计系数之间存在一定的联系，矿车发动机零部件与油样元素之间的关系是判断零部件损失量的重要依据。

推断出决定矿车发动机大修理最根本原因是零部件磨损达到大修理基准状态，零部件典型元素损失量计算公式为：Mx=∑Cxn×R-1×V，∑Cxn=（Cx1+Cx2+Cx3+…+Cxn），其中，∑Cxn是油样中x 元素累计系数，mg/L；R 是油样中x 元素检出率，固定系数；V 是发动机机油加注量，L；n 是换油次数。

2.3 主发电机轴承状态监测

220 t 电传动卡车电动轮及主发电机作为传动及发电核心部件，主要采用滚动轴承与对应主轴装配来实现传动要求。日常运行过程中发现主发电机及电动轮轴承未到大修理周期，频繁出现点蚀、剥离、裂纹、润滑不良等现象，进一步加速轴承的疲劳缺损。卡车在运行过程中主发电机轴承及电动轮轴承故障会快速发展为燃轴、切轴等恶性机械事故，经济损失巨大，存在较大的安全隐患。

设备维修中心引进FAG 轴承检测分析系统，该系统是集振动测试、数据分析及平衡调整等多功能于一体的专用测试设备。结合自带的系统趋势分析软件，能提高预防维修的计划性及故障可控性，提高设备相关使用性能。振动是机器运行状态判定的一种重要依据，FAG 探测仪可依照ISO 10816 标准实施监测设备的振动数据采集，轴承状态通过调解检测方法再加以系统分析。相关数据可以被系统调取及保存，便于日后进一步进行时频信号分析，有效分析出部件的不对中与不平衡，并且可以更深层次判断相关轴承磨损情况及相关齿轮啮合情况是否存在异常状态。探测仪能存储1600 个测量点的具体信息。在一个周期的测试完成后，所有信息都被导入FAG 分析系统中的Trendline 软件，进一步用来评估、分析和图像生成。

在该软件帮助下，可以测量电动轮转子轴承及主发电机轴承的轴承间隙和轴向振动量，通过轴承测试仪测试检查，可以及时准确判断轴承运行状态，发现问题及时采取预防措施。同时，经过长时间检测及数据分析，总结出一套220 t 卡车主发电机及电动轮轴承检测标准化流程，准确有效掌握卡车主要动力传动部件的运行状态。

此外，针对电动轮和主发电机轴承，每间隔3000 h 进行测试，测试结果不良的轴承按要求进行注油或更换，有效避免了因轴承故障引发的重大故障。

3 取得成效

（1）使用C-LINK 平台监控发动机，通过数据监控及分析，采取前瞻性维护措施，避免重大资产损失及降低维修成本。利用C-LINK 远程数据监控、数据下载功能、故障报警，提高了维修人员的工作效率，降低了维修人员出入矿山作业现场的频次和安全风险。按日、周、月统计发动机运行报告，如出动率、可利用率、各负载区间的运行统计报告。监控发动机运行状态，掌控发动机总体情况，发动机故障率明显降低，未发生一起发动机恶性故障，每年可节省大修理费用357.5 万元。

（2）电动轮主机架裂纹监控系统实施以来，实现了在线实时检测电动轮主机架的应变及裂纹的扩展情况，可以在主机架彻底断裂前发出报警，避免发生重大安全事故。如果运行中的卡车电动轮主机架开裂，势必发生一起重大机械事故，电动轮总成报废，卡车其他部位相应损坏。因此，监测到1 台电动轮主机架的开裂，即避免了一起重大机械事故的发生。在不考虑卡车其他零部件损坏的情况下，按每年监测到1 台电动轮主机架开裂计算，年节省维修费用为598.17 万元。

（3）电动轮和主发电机轴承状态监测实施以来，随着设备逐年老化，预警故障数量明显增大，设备得到及时维修保养，无因轴承损坏引发的重大故障，保证了卡车平稳运行，降低了维修成本。

4 结束语

“矿用卡车科学性预防维修”策略的成功实践应用，发挥出强大的预防性维修作用，保证了卡车的完好率与出动率，设备状态明显改善，为公司节约了大量维修成本，保证了维修人员的人身安全。该策略可在所有电传动矿用自卸卡车上进行使用，其他矿山设备参照该维护策略的实施方案，也可研发设计出1 套切合实际的维修策略，具有较大推广应用价值。