露天煤矿机电设备故障及维修策略浅析
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摘要：煤碳是工业生产的重要资源，其生产过程中需要使用大量的机械设备，但是有多种因素对机电设备的稳定运行产生影响，从而影响煤矿生产效率。尤其是在露天环境下，机电设备的运行将受到严重影响，因此需要加强故障检测，降低故障率，提升生产效率。
关键词：煤矿；机电设备；技术故障
0引言
以煤矿机电设备常见故障及维修策略为主要内容展开讨论，首先简要叙述露天煤矿机电设备常见故障特点，然后分析齿轮故障、轴承故障、机械构件故障、发动机故障常见故障的引发因素，最后提出露天煤矿机电设备维修策略。
1露天煤矿机电设备常见故障应对特点
进行露天煤矿机电设备故障检测与诊断时，综合应用故障诊断和检测两种技术，以计算机、传感器和信号分析作为技术应用基础研发的一种新型技术，检测煤矿机电设备故障时，应当按照故障发生形式，选择多种检测方式，逐一明确设备存在的故障问题，科学判断、准确查找，发现故障具体存在问题，确保维修工作的及时开展。以往的煤矿机电设备检修工作主要通过人工的方式开展，对于故障的判断主要凭借以往的检修经验，实际工作质量和效率较低，对煤矿生产效率有一定的影响。而在机电设备检修中应用新技术、新设备能够通过数据分析方式及时发现设备故障中存在的问题，有效提升检修效率。设备故障诊断技术的应用如图1所示。
2露天煤矿机电设备常见故障
煤矿机电设备常见故障表现在多个方面，如电气和电机控制系统故障、齿轮故障、轴承故障、机械构件故障、发动机故障等，不同故障的检测方式有所不同。
2.1电气和电机控制系统
在露天环境中受到多方面因素的影响，导致机电设备很容易出现故障。电气和电机控制系统故障主要表现为信号点异常、直流屏、整流屏故障、供电线路受雷击，轴编码器连接部件损坏，信号异常等。同时，气候、天气因素都将对电气电机的正常运行产生影响。
2.2齿轮故障
煤矿机电设备中的齿轮主要作为动力传输，主要表现为磨损而产生故障，但在煤矿机电设备运行中出现弯曲应力大于齿轮本身承受荷载时，则极有可能造成齿轮发生折断的情况。煤矿机电设备多次超荷载运行，将增加齿轮啮合摩擦力，齿轮表面逐渐出现大量的裂纹，齿轮节线产生点蚀现象[1]，长时间承受过大应力将对齿轮产生不可逆转的损坏。因为齿轮属于金属构件，同时作为动力传输元件，当其损坏后只能进行更换，无法进行修复。
2.3轴承故障
煤矿机电设备运行中，轴承自身质量和易受外界因素影响特性，造成轴承耐磨性和旋转精度受到严重影响，当轴承性能指标不能满足使用需求时，轴承旋转异常将造成设备运行出现故障，甚至对机电设备的正常运行产生影响。例如，输送设备中需要应用轴承零件实现构件的运转，但是当轴承出现故障时将对输送设备的运行效率产生影响，甚至可能出现因为滚动体长期旋转异常而爆轴。所以，需要在煤矿机电设备运行中定期开展检修工作，对轴承的运行状态进行检查。另外，在检测中相关人员需要对轴承的温度、振动情况进行检查，如果出现温度异常、振动幅度较大情况需要及时关闭设备，对轴承滚动情况进行检查，需要注意的是，通常情况下，轴承是成对使用，需要检查同一部件总成的两个轴承，并对旋转轴的弯曲度进行检测，确保各个零件规格满足使用标准。
2.4机械构件故障
按照机械种类不同对故障分类，机械构件故障主要表现为：矿车设备故障，举升、驱动构件运行动力不足；挖掘机发动机运行、设备牵引力、提升能力、牵引能力不足等故障；输送设备故障，发动机无法启动、输送速度缓慢等。对于电力电机系统和整体设备故障的处理，主要是对设备线路和构成元件检查，及时更换老化、损坏的线路、元件，并检查线路连接情况，避免出现接触不良而产生电弧对设备造成进一步的损坏。另外，任何机械构件出现故障的主要原因，是设备长期投入使用，在运行过程中会出现不同程度的磨损、腐蚀、老化情况，对设备整体性能产生影响，整体表现为排气过热、分成变化、设备振动异常、发声异常、电压、电压异常、磨损残留等。例如，本企业在设备使用后期，因为设备长期处于高负荷状态下运行，设备零件出现不同程度的腐蚀、老化、磨损情况，故障率逐渐升高，液压马达、空压机、压油缸等大型配件部件出现不同程度的磨损情况，维护保养较为困难，对于相关故障的处理多采用新型设备引进方式，并在使用过程中加强设备管理。
2.5发电机故障
在煤矿机电设备中发电机属于重要的组成部分，但因为运行问题，导致发电机发生故障的因素较多，主要包括使用不当、保养不足，机件腐蚀、断裂等，都将对发电机的使用性能产生影响[2]。所以，如果发电机在运行过程中出现异常，需要及时停止运行，并结合以往维修经验对存在故障进行排查。发电机故障维修工作量较大，同时对相关人员维修技能也具有较高的要求。
3露天煤矿机电设备故障维护和防范对策
露天煤矿开采中所使用的机电设备种类繁多，某企业在煤矿生产中所使用的机电设备包括吊斗铲、395B电铲、930E卡车、CDM75穿孔机、推土机等，设备出现运行故障后将对煤矿生产效率产生影响。为确保煤矿生产作业的顺利开展，企业针对实际存在问题采取相应措施降低设备故障发生故障。按照设备构造不同、工作场所、工作状况以及岩石硬度情况，将故障归纳为4种：①设备在使用过程中突然出现性能参数下降；②机电设备在运行过程中出现异常振动、异响、异味情况；③设备运行过程中出现开裂、开焊、过热等情况；④运行中存在外网电压、电流掉电或电压突变等故障。针对存在故障需要全面开展维护工作，确保机电设备运行的安全性、稳定性。（1）企业通过加强人员培训，使操作人员和维护人员对设备结构、运行原理加以全面了解，降低设备故障率，避免故障的频繁发生加快部件磨损。平稳期的故障发生多是偶然发生，此时人员已经具备足够的操作技能和维护技能，故障的发生多是自身因素，对于此类故障的处理需要操作人员和维护人员共同做好记录，针对问题采取相应措施加以改善和维护，将故障率降到最低。（2）在煤矿机电设备实际运行中出现因为故障而对相关设备的正常运行产生影响需要及时停止设备运行，之后对故障类型、引发故障的因素进行全面分析，采取相应措施加以维修，需要更换的零件及时更换[3]。在故障检修中需要尽可能减少对设备造成不利影响，并降低类似故障的发生概率。（3）预防维修的开展是主动检查煤矿机电设备存在的运行安全隐患，预防设备运行出现故障，相关工作的开展是以“预防”为切入点进行，并根据维修方案具体要求，最大程度预防煤矿机电设备出现安全故障，确保设备的安全、稳定运行。
4露天煤矿机电设备维修实际案例分析
对CDM75钻机实际应用中发生的故障和处理方式进行分析。CDM75钻机是顶驱回转头履带式牙轮钻机，在爆破孔钻进作业中较为常用。钻孔深度53.3m，钻孔直径为250mm，轴压力36.1t，最大工作压力0.76MPa，电机功率522kW，重76t，钻进能力60m/h。因为长期使用三联泵频繁发生故障，对其进行拆解观察到三联泵转子和叶片存在不同程度损坏。使用1年后，两台钻机共损坏三联泵14台，财产损失170万元，每次故障发生停机时间约7h，对设备使用率造成严重影响，对煤矿生产作业的有序开展产生影响[4]。
4.1故障分析
三联泵故障发生是因为转子和叶片出现不同程度的损坏，对转子和叶片损坏情况进行分析，判断为因为长期负荷运行而损坏，因为三联泵额定压力的大小受到泵本身结构强度和泄漏性能约束，如果运行中工作压力大于额定压力或者长期处于额定压力临界状态运行，将导致三联泵出现过热或者过载情况。但三联泵工作压力由系统溢流和负载设定压力决定，随着外负载的增加，工作压力随之增加。在煤矿生产中购置CDM75钻机时，受到作业环境的约束，安装加热、照明、增压系统，提升钻机质量，因为钻机设计是三支点千斤顶调平支撑，质量增加导致千斤顶支撑力超过额定压力，长期超负荷运行造成泵芯损坏。
4.2故障处理
对故障分析后对改造方案的可行性、经济性进行分析。首先，增加溢流阀额定压力，因为需要对钻机本身结构加以充分考虑，难度比较大，改造成本高。其次，降低外界负载。因为在钻机中增加了其他系统，减小外负载改造方案不切合实际。最后，增加千斤顶的内径，降低作用力。该方案不仅能有效延长泵使用年限，同时容易实现，具有可行性。先对千斤顶的内径进行确定，通过计算得出内径约为0.176m。按照设计手册直径取值180mm。由原来的150mm增加至180mm，所需压力为18.1MPa。按照非钻进侧所需压力1.1倍进行设计，最大压力为19.1MPa，比溢流阀和辅助回路最大压力降低了0.8MPa。
5总结
综上所述，在露天煤矿生产中因为受到多种因素的影响，对机电设备的安全、稳定运行产生影响，进而影响煤矿生产效率。基于此，在露天煤矿生产中需要对常见的设备故障加以全面了解，例如电气和电机控制系统故障、齿轮故障、轴承故障、机械构件故障、发动机故障等，对故障诱发原因全面了解，避免设备在实际运行中出现故障。同时，为避免故障发生，需要做好事前、事后维修工作，及时发现设备运行过程中存在的安全隐患和故障，提升设备运行质量。另外，对设计不合理的地方及时改进，提升生产系统运行综合性能，实现煤矿生产效率提升。
参考文献
［1］李自兵.煤矿机电设备主要维修方式、类型的探讨［J］.华东科技：学术版，2016（5）：349.
［2］赵文君.煤矿机电设备故障分析及应对措施［J］.煤，2020（11）：72-73.
［3］张福胜.煤矿机电设备维修管理现状及改善措施研究［J］.黑龙江科技信息，2020（16）：157-159.
［4］孙义.煤矿机电设备故障维修及预防措施的研究［J］.百科论坛电子杂志，2018（13）：379.
作者:冷鑫 单位:中铁十九局集团矿业投资有限公司
