露天煤礦機電設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)過程中需要使用大量的機械設備，但是有多種因素對機電設備的穩(wěn)定運行產(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，機電設備的運行將受到嚴重影響，因此需要加強故障檢測，降低故障率，提升生產(chǎn)效率。

關鍵詞：煤礦；機電設備；技術故障

0引言

以煤礦機電設備常見故障及維修策略為主要內(nèi)容展開討論，首先簡要敘述露天煤礦機電設備常見故障特點，然后分析齒輪故障、軸承故障、機械構件故障、發(fā)動機故障常見故障的引發(fā)因素，最后提出露天煤礦機電設備維修策略。

1露天煤礦機電設備常見故障應對特點

進行露天煤礦機電設備故障檢測與診斷時，綜合應用故障診斷和檢測兩種技術，以計算機、傳感器和信號分析作為技術應用基礎研發(fā)的一種新型技術，檢測煤礦機電設備故障時，應當按照故障發(fā)生形式，選擇多種檢測方式，逐一明確設備存在的故障問題，科學判斷、準確查找，發(fā)現(xiàn)故障具體存在問題，確保維修工作的及時開展。以往的煤礦機電設備檢修工作主要通過人工的方式開展，對于故障的判斷主要憑借以往的檢修經(jīng)驗，實際工作質(zhì)量和效率較低，對煤礦生產(chǎn)效率有一定的影響。而在機電設備檢修中應用新技術、新設備能夠通過數(shù)據(jù)分析方式及時發(fā)現(xiàn)設備故障中存在的問題，有效提升檢修效率。設備故障診斷技術的應用如圖1所示。

2露天煤礦機電設備常見故障

煤礦機電設備常見故障表現(xiàn)在多個方面，如電氣和電機控制系統(tǒng)故障、齒輪故障、軸承故障、機械構件故障、發(fā)動機故障等，不同故障的檢測方式有所不同。

2.1電氣和電機控制系統(tǒng)

在露天環(huán)境中受到多方面因素的影響，導致機電設備很容易出現(xiàn)故障。電氣和電機控制系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)為信號點異常、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，信號異常等。同時，氣候、天氣因素都將對電氣電機的正常運行產(chǎn)生影響。

2.2齒輪故障

煤礦機電設備中的齒輪主要作為動力傳輸，主要表現(xiàn)為磨損而產(chǎn)生故障，但在煤礦機電設備運行中出現(xiàn)彎曲應力大于齒輪本身承受荷載時，則極有可能造成齒輪發(fā)生折斷的情況。煤礦機電設備多次超荷載運行，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)生點蝕現(xiàn)象[1]，長時間承受過大應力將對齒輪產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損壞。因為齒輪屬于金屬構件，同時作為動力傳輸元件，當其損壞后只能進行更換，無法進行修復。

2.3軸承故障

煤礦機電設備運行中，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)精度受到嚴重影響，當軸承性能指標不能滿足使用需求時，軸承旋轉(zhuǎn)異常將造成設備運行出現(xiàn)故障，甚至對機電設備的正常運行產(chǎn)生影響。例如，輸送設備中需要應用軸承零件實現(xiàn)構件的運轉(zhuǎn)，但是當軸承出現(xiàn)故障時將對輸送設備的運行效率產(chǎn)生影響，甚至可能出現(xiàn)因為滾動體長期旋轉(zhuǎn)異常而爆軸。所以，需要在煤礦機電設備運行中定期開展檢修工作，對軸承的運行狀態(tài)進行檢查。另外，在檢測中相關人員需要對軸承的溫度、振動情況進行檢查，如果出現(xiàn)溫度異常、振動幅度較大情況需要及時關閉設備，對軸承滾動情況進行檢查，需要注意的是，通常情況下，軸承是成對使用，需要檢查同一部件總成的兩個軸承，并對旋轉(zhuǎn)軸的彎曲度進行檢測，確保各個零件規(guī)格滿足使用標準。

2.4機械構件故障

按照機械種類不同對故障分類，機械構件故障主要表現(xiàn)為：礦車設備故障，舉升、驅(qū)動構件運行動力不足；挖掘機發(fā)動機運行、設備牽引力、提升能力、牽引能力不足等故障；輸送設備故障，發(fā)動機無法啟動、輸送速度緩慢等。對于電力電機系統(tǒng)和整體設備故障的處理，主要是對設備線路和構成元件檢查，及時更換老化、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)生電弧對設備造成進一步的損壞。另外，任何機械構件出現(xiàn)故障的主要原因，是設備長期投入使用，在運行過程中會出現(xiàn)不同程度的磨損、腐蝕、老化情況，對設備整體性能產(chǎn)生影響，整體表現(xiàn)為排氣過熱、分成變化、設備振動異常、發(fā)聲異常、電壓、電壓異常、磨損殘留等。例如，本企業(yè)在設備使用后期，因為設備長期處于高負荷狀態(tài)下運行，設備零件出現(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、空壓機、壓油缸等大型配件部件出現(xiàn)不同程度的磨損情況，維護保養(yǎng)較為困難，對于相關故障的處理多采用新型設備引進方式，并在使用過程中加強設備管理。

2.5發(fā)電機故障

在煤礦機電設備中發(fā)電機屬于重要的組成部分，但因為運行問題，導致發(fā)電機發(fā)生故障的因素較多，主要包括使用不當、保養(yǎng)不足，機件腐蝕、斷裂等，都將對發(fā)電機的使用性能產(chǎn)生影響[2]。所以，如果發(fā)電機在運行過程中出現(xiàn)異常，需要及時停止運行，并結(jié)合以往維修經(jīng)驗對存在故障進行排查。發(fā)電機故障維修工作量較大，同時對相關人員維修技能也具有較高的要求。

3露天煤礦機電設備故障維護和防范對策

露天煤礦開采中所使用的機電設備種類繁多，某企業(yè)在煤礦生產(chǎn)中所使用的機電設備包括吊斗鏟、395B電鏟、930E卡車、CDM75穿孔機、推土機等，設備出現(xiàn)運行故障后將對煤礦生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響。為確保煤礦生產(chǎn)作業(yè)的順利開展，企業(yè)針對實際存在問題采取相應措施降低設備故障發(fā)生故障。按照設備構造不同、工作場所、工作狀況以及巖石硬度情況，將故障歸納為4種：①設備在使用過程中突然出現(xiàn)性能參數(shù)下降；②機電設備在運行過程中出現(xiàn)異常振動、異響、異味情況；③設備運行過程中出現(xiàn)開裂、開焊、過熱等情況；④運行中存在外網(wǎng)電壓、電流掉電或電壓突變等故障。針對存在故障需要全面開展維護工作，確保機電設備運行的安全性、穩(wěn)定性。（1）企業(yè)通過加強人員培訓，使操作人員和維護人員對設備結(jié)構、運行原理加以全面了解，降低設備故障率，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，此時人員已經(jīng)具備足夠的操作技能和維護技能，故障的發(fā)生多是自身因素，對于此類故障的處理需要操作人員和維護人員共同做好記錄，針對問題采取相應措施加以改善和維護，將故障率降到最低。（2）在煤礦機電設備實際運行中出現(xiàn)因為故障而對相關設備的正常運行產(chǎn)生影響需要及時停止設備運行，之后對故障類型、引發(fā)故障的因素進行全面分析，采取相應措施加以維修，需要更換的零件及時更換[3]。在故障檢修中需要盡可能減少對設備造成不利影響，并降低類似故障的發(fā)生概率。（3）預防維修的開展是主動檢查煤礦機電設備存在的運行安全隱患，預防設備運行出現(xiàn)故障，相關工作的開展是以“預防”為切入點進行，并根據(jù)維修方案具體要求，最大程度預防煤礦機電設備出現(xiàn)安全故障，確保設備的安全、穩(wěn)定運行。

4露天煤礦機電設備維修實際案例分析

對CDM75鉆機實際應用中發(fā)生的故障和處理方式進行分析。CDM75鉆機是頂驅(qū)回轉(zhuǎn)頭履帶式牙輪鉆機，在爆破孔鉆進作業(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，電機功率522kW，重76t，鉆進能力60m/h。因為長期使用三聯(lián)泵頻繁發(fā)生故障，對其進行拆解觀察到三聯(lián)泵轉(zhuǎn)子和葉片存在不同程度損壞。使用1年后，兩臺鉆機共損壞三聯(lián)泵14臺，財產(chǎn)損失170萬元，每次故障發(fā)生停機時間約7h，對設備使用率造成嚴重影響，對煤礦生產(chǎn)作業(yè)的有序開展產(chǎn)生影響[4]。

4.1故障分析

三聯(lián)泵故障發(fā)生是因為轉(zhuǎn)子和葉片出現(xiàn)不同程度的損壞，對轉(zhuǎn)子和葉片損壞情況進行分析，判斷為因為長期負荷運行而損壞，因為三聯(lián)泵額定壓力的大小受到泵本身結(jié)構強度和泄漏性能約束，如果運行中工作壓力大于額定壓力或者長期處于額定壓力臨界狀態(tài)運行，將導致三聯(lián)泵出現(xiàn)過熱或者過載情況。但三聯(lián)泵工作壓力由系統(tǒng)溢流和負載設定壓力決定，隨著外負載的增加，工作壓力隨之增加。在煤礦生產(chǎn)中購置CDM75鉆機時，受到作業(yè)環(huán)境的約束，安裝加熱、照明、增壓系統(tǒng)，提升鉆機質(zhì)量，因為鉆機設計是三支點千斤頂調(diào)平支撐，質(zhì)量增加導致千斤頂支撐力超過額定壓力，長期超負荷運行造成泵芯損壞。

4.2故障處理

對故障分析后對改造方案的可行性、經(jīng)濟性進行分析。首先，增加溢流閥額定壓力，因為需要對鉆機本身結(jié)構加以充分考慮，難度比較大，改造成本高。其次，降低外界負載。因為在鉆機中增加了其他系統(tǒng)，減小外負載改造方案不切合實際。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泵使用年限，同時容易實現(xiàn)，具有可行性。先對千斤頂?shù)膬?nèi)徑進行確定，通過計算得出內(nèi)徑約為0.176m。按照設計手冊直徑取值180mm。由原來的150mm增加至180mm，所需壓力為18.1MPa。按照非鉆進側(cè)所需壓力1.1倍進行設計，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)中因為受到多種因素的影響，對機電設備的安全、穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響，進而影響煤礦生產(chǎn)效率。基于此，在露天煤礦生產(chǎn)中需要對常見的設備故障加以全面了解，例如電氣和電機控制系統(tǒng)故障、齒輪故障、軸承故障、機械構件故障、發(fā)動機故障等，對故障誘發(fā)原因全面了解，避免設備在實際運行中出現(xiàn)故障。同時，為避免故障發(fā)生，需要做好事前、事后維修工作，及時發(fā)現(xiàn)設備運行過程中存在的安全隱患和故障，提升設備運行質(zhì)量。另外，對設計不合理的地方及時改進，提升生產(chǎn)系統(tǒng)運行綜合性能，實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)效率提升。

參考文獻

［1］李自兵.煤礦機電設備主要維修方式、類型的探討［J］.華東科技：學術版，2016（5）：349.

［2］趙文君.煤礦機電設備故障分析及應對措施［J］.煤，2020（11）：72-73.

［3］張福勝.煤礦機電設備維修管理現(xiàn)狀及改善措施研究［J］.黑龍江科技信息，2020（16）：157-159.

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

作者:冷鑫 單位:中鐵十九局集團礦業(yè)投資有限公司