+++ 采煤机的可靠性分析.pdf

采 煤 机 的 可 靠 性 分 析 刘占群 邢台矿业集团有限责任公司 机械厂,河北 邢台 054000 摘 要通过介绍可靠性的基本概念,分析煤矿机械可靠性研究发展状况,提出了采煤机可靠性分析 的方法,并结合对采煤机的可靠性研究分析提出了结论。 关键词采煤机;可靠性;故障模式;分析 中图分类号TD421. 6 文献标识码B 文章编号1007 - 1083200505 - 0011 - 02 Analysis on the reliability of coal mining machine LIU Zhan - qun 采煤机是机械化采煤设备的核心,采煤机可靠 性已成为煤炭生产的主要制约因素。从生产上反映 出的问题一是工作面开机率低,一般在30 左右; 二是设备使用率低,维修困难,费用高。因此,对采 煤机进行可靠性分析,成为当前我国采煤机设计、 生 产、 使用、 管理中亟待解决的问题。 1 可靠性的基本概念 可靠性Reliability即产品在规定的条件下和规 定的时间内完成规定功能的能力。它作为衡量产品 质量的一个重要指标,早已不是一个新的概念,人们 往往自觉不自觉地使用它。可是,在相当长的时间 里,人们对产品、 设备或系统可靠性的认识,停留在 管理与工程技术人员的知觉上。 可靠性的研究起源于60年代初期的美国,其起 源和发展与美国的航天计划有直接的关系。近十几 年,国外在可靠性方面的工作主要有以下几个方面 ① 发展了机械可靠性设计和分析的内容、 方法和步 骤。主要是概率设计法、 故障树分析法FTA、 影响 和致命度分析法FMECA ;② 机械设备和系统,越来 越多地采用了可靠性指标;③ 发展了可靠性实验方 法等。 我国机电产品发展迅速,取得了很大成绩。但 产品的可靠性问题也随之突出了。与国外相比,我 国机电产品的可靠性普遍较低。例如,仪表、 气液元 件、 低压电器等的平均无故障工作时间低于国外同 类产品1～2个数量级。我国可靠性研究起步较晚, 直到70年代才开始引起注意。80年代以后可靠性 学科在我国迅速的发展。可以预见,随着科学的进 步,可靠性学科将在我国各个行业得到广泛的应用。 表1 某矿运输大巷带式输送机故障停机时间统计min 日期1975/ 121976/ 11976/ 21976/ 31976/ 41976/ 51976/ 61976/ 71976/ 8 传送带部分82711418528412031480 驱动部分2840101716292851117195 附属设备1001671941311131513411815 电气部分17811816925915309413 某矿运输大巷带式输送机故障停机时间统计续表min 日期1976/ 91976/ 101976/ 111976/ 121977/ 11977/ 21977/ 3合计月平均 传送带部分1318760404132481351940121 驱动部分34511522021719529702928183 附属设备5213160391401921381775111 电气部分7742991208211314138787 112005年第5期 河 北 煤 炭 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2 煤矿机械可靠性研究 煤炭行业使用 “可靠性” 这一概念也由来已久, 不过当时也仅仅是从定性方面来理解,没有数值量 度。例如人们在70年代末对某矿运输大巷带式输 送机运行情况进行了调查。在连续16个月中,由于 传送带部分、 驱动部分、 附属设备以及电器部分的故 障,引起运输机停机时间统计见表1。 根据表1可以看出,该运输机电气部分的可靠 性最好,其次是附属设备传送带部分。而驱动部分 的可靠性最差。事实上,事情并非总是如此简单,上 述例子中衡量设备的可靠性尺度,是人们根据直觉 来判定的。当问题简单时,不同人对衡量尺度的选 定会达成默契。但是在许多复杂的问题中,不同的 人根据各自的经验,对可靠性尺度的选定上,往往会 有不同的标准。因此,科学地选定衡量煤矿机械可 靠性高低的尺度,是可靠性的一个首要问题。 80年代中后期以来,人们意识到以时间为基础 的维修制度,开始从可靠性工程的角度,提出衡量煤 矿机械维修效果的数量指标。根据机械的运行记 录,列出其无故障工作时间频数统计表和故障停顿 即修理时间频数统计表,求出机械平均无故障工 作时间Q和平均修理时间δ,并由此得出故障率λ、 故障密度函数 ft 、 维修度函数 Mt 、 有效度函数A t及合理维修周期,这样,就可以合理的安排维修 周期,使煤矿机械充分发挥其效能,以提高煤矿机械 在使用过程中的可靠性。 进入90年代以来,中国矿业大学、 煤炭科学研 究总院上海分院等单位都在围绕提高煤矿机械可靠 性方面作了大量的基础性研究工作,用以指导采煤 机的设计、 生产和使用管理。主要建议用故障树分 析Fault Tree Analysis技术对采煤机系统进行可靠 性分析。 3 采煤机可靠性分析的方法 故障树分析法就是通过对可能造成系统故障的 各种因素包括硬件、 软件、 环境、 人为因素等进行 分析,画出逻辑框图即故障树 , 确定系统故障原因 的发生概率,采取相应的措施,提高系统可靠性。 故障模式影响分析Failure Mode Effect Analysis , 以下简称FMEA ,就是在产品设计过程中,通过对产 品各组成单元潜在的各种故障模式及其对产品功能 的影响进行分析,并把每一个潜在故障模式按它的 严酷程度予以分类,提出采取的预防改进措施,以提 高产品可靠性。 故障模式影响及致命度分析Failure Mode Effect and Criticality Analysis ,以下简称FMECA是在FMEA 的基础上再增加一层任务,即判断这种故障模式影 响的致命程度有多大,使分析量化,因此,FMECA可 以看作是FMEA的一种扩展与深化。 对采煤机进行FMEA分析,从基本构件层开始, 按照各系统所完成的功能和作用,将采煤机分为五 个功能子系统,依次为牵引机构截割机构调高 液压系统电气部分和辅助装置等,主要功能结构 进一步可细分为完成最基本功能的结构单元,由此 绘制采煤机的功能框图和可靠性框图,找出各基本 构件潜在的故障模式及其预防和改进措施,填写 FMEA表格。根据统计数据计算出各构件的致命度 系数,再填写CA表格,绘制致命度矩阵图,根据矩阵 图确定改进措施实施的先后顺序。 4 结 论 1应用故障模式及影响分析表对采煤机进行 分析,找出采煤机基本构件的潜在故障模式,不仅为 开发研制系列采煤机产品奠定了基础。还为采煤机 在今后的使用维护中编写操作规程,明确注意事项, 对检修班确定重点检修部位提供了依据。 2利用致命度分析表和致命度矩阵对发生的 故障模式进行分析,可以确定每一故障模式的致命 程度,为今后采煤机在确定改进措施的先后顺序提 供了依据。对于故障模式致命程度较大的基本构 件,在设计上进行改进,以确保新出厂采煤机的可靠 性。 3通过采煤机进行故障模式影响及致命度分 析,对今后进行其他机型或其他牵引方式的采煤机 的故障模式影响及致命度分析提供了可行的模式, 并可利用Excel编辑表格,对使用中的采煤机随时进 行致命度分析。 参考文献 [1] 刘惟新.机械可靠性设计[M].北京清华大学出版社,1996. [2] 陶驰东.采掘机械[M].北京煤炭工业出版社,1985. 作者简介刘占群1964 - ,男,河北任县人,高级工程师,邢 台矿业集团有限责任公司机械厂厂长。 收稿日期 2005 - 08 - 01;编辑吕桂安 21 河 北 煤 炭 2005年第5期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.