・８２・ 江西煤炭科技 ２０１７年第３期 选煤厂刮板输送机可靠性分析 张晓斌 （山西汾西矿业集团宜兴煤业，山西孝义０３２３０２） 摘要：以选煤厂刮板输送机机头部分、中间部分，机尾部分和其他附属设备等四个主要部件为研究对象，建立了可靠性数 学模型，结合该厂近两年刮板输送机主要部件发生故障的时间、次数、频度等参数进行了分析。研究结果表明，刮板链是刮 板输送机可靠性及有效度最低的部件。 关键词：选煤厂；刮板输送机；可靠性分析 中图分类号：ＴＤ５２８ ．３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６－２５７２（２０１７）０３—００８２—０３ Ｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｃｒａｐｅｒ Ｃｏｎｖｅｙｏｒ ｉｎ Ｃｏａｌ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ Ｚｈａｎｇ Ｘｉａｏｂｉｎ （Ｙｉｘｉｎｇ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｘｉ Ｆｅｎｘｉ Ｍｉｎｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｙ ｒＧｒｏｕｐ，Ｘｉａｏｙｉ，Ｓｈａｎｘｉ ０３２３０２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｃｒａｐｅｒ ｃｏｎｖｅｙｏｒ ｐａｒｔ，ｍｉｄｄｌｅ ｐａｒｔ，ｔａｉｌ ｐａｒｔ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ａｎｃｉｌｌａｒｙ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｎ ｃｏａｌ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ ａｓ ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｉｍｅ，ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｃｒａｐｅｒ ｃｏｎｖｅｙｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｔｗｏ ｙｅａｒｓ ａｎｄ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅ１．Ｓｔｕｄｉｅｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｓｃｒａｐｅｒ ｃｈａｉｎｓ ａｒｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｓｃｒａｐｅｒ ｃｏｎｖｅｙｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒ￣：ｃｏａｌ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ；ｓｃｒａｐｅｒ ｃｏｎｖｅｙｏｒ；ｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ １概述 刮板输送机在现代选煤厂中使用广泛，被用 刮板输送机由机头部分、中间部分、机尾部分 和其他附属设备组成，其传动系统见图１。 一 于原煤及产品煤的运输。刮板输送机的正常工作 与否直接影响其他设备的安全运行，进而影响选 煤厂的生产效率。 贺西煤矿３００万吨选煤厂于２０１１年４月开始建 设，２０１２年６月２８日试生产。该厂生产系统具有的 无压给料三产品重介质旋流器、喷射式浮选机组 冉 ｛／ｆ ｆ ｝｛Ｉ 叮 Ｉ Ｉ １“１ ＩＩ －Ｅ 一 合，可达到一级洗水闭路循环、单系统年处理原煤 ３００万吨。根据统计，２０１３年￣２０１４年贺西选煤厂 刮板输送机故障占全部机电设备故障的１０％～ ２０％，其中，链条、连接环断裂故障最为突出，处理 时间也最长，约占刮板故障处理时间的１／３￣２／３。 因此选煤厂需要对刮板输送机的可靠性进行分 卜电动机；２一柱销联轴器；３一减速器；４一滑块联轴器； ５一机头部组件；６一盲轴；７一刮板链；８一尾轮组件 图１刮板输送机传动系统 驱动电动机通过联轴器与减速器连接在一 起，用螺栓将其平行侧挂在机头架上。减速器的输 人轴通过联轴销与电机连接。输出轴伸人到机头 架侧板的支承孔内与机头链轮的一端用花键形式 析，找到故障主要原因，为进一步有针对性的加强 维护提供参考。 ２０１７年第３期 江西煤炭科技 ・８３・ 连接，机头链轮的另一端与安装在机头架另一侧 系统稳态有限度为： Ａ＝Ｚ Ｘｊ：－Ｘ０ｒ－Ｊ ∈ｗ 盲轴的出轴端亦用花键形式连接，电动机产生的 扭矩通过联轴器传给减速器，经减速后传递给机 头链轮，从而带动刮板链在溜槽中运行，无级循环 Ｕ＋人 （６） 系统故障频度为： 的刮板链将装在溜槽内的货载运送到下端卸下Ⅲ。 暑ｘｊ∈ｗ‘ 暑ａｊ∈Ｆ ｘ。 Ａ＋Ｕ （７） 系统平均无故障工作时间（平均寿命的期望） 为： ２刮板输送机可靠性数学模型 刮板输送机是由一系列部件串联而成，某个 部件发生损坏或故障，就会引起刮板输送机停机。 从而导致工作面无法正常运送煤炭；同样，损坏的 部件维修好后，可以如从前一样恢复工作，说明刮 板输送机不仅是串联系统，同样也是可修复系统。 上述四个部分组成了刮板输送机的串联关系，其 可靠性数学模型相同。由于可修复的机械系统服 从指数分布，因此按指数分布规律并根据马尔科 夫过程对刮板输送机进行可靠性分析，得出其可 靠性指标 。 ２．１子系统可靠性数学模型建立 假定无故障工作时间Ｘ的概率为： Ｐ｛ｘ≤ｔ Ｊ＝ｌ－－ｅ ，ｔ≥０，入≥０ （１） 修理时间Ｙ同样服从指数分布。其概率为： Ｐ｛Ｙ￣ｔ）＝ｌ－－ｅ～，ｔ≥Ｏ，入＞１０ （２） 式中：ｕ为表示系统修复率；入为表示系统故障 率；ｔ为时间。 假设：Ｅ＝１ ０，ｌ，…，ｎ｝为系统的状态集，其中， １】ｌ『＝｛０，１，…，ｋ｝表示系统的正常状态集，Ｆ＝｛ｋ＋ｌ， …，ｎ｝作为系统的故障状态集。 通过设置故障和工作两种状态来定义每个子 系统，并当系统正常工作状态时，用状态０表示；当 系统故障状态时，用状态１表示，则：Ｅ＝｛０，ｌ｝，Ｆ＝ ｛１｝。 根据马尔科夫的相关定义，其微系数矩阵Ｐ 为： ｆ１一 １ Ｐ＝ｆＬ ‘ ，ｌ — Ｊ ｌ （３） 由）（ｏ，Ｘ。来表示系统达到稳定后状态０和ｌ的概 率分布。由稳态马尔科夫解线性方程组： ． Ｉｌｘｏ（ｘ￣ｘ１０’ｘ－１ｌ ） 【ｘ０，Ｘ１） （一 ４） 得： （５）、 Ｘ —— ＋ ０＝Ｅ（Ｘ）＝÷ （８） ２．２刮板输送机整机系统可靠性数学模型建立 其整机系统为串联系统。只有当所有部件及 子系统均能正常工作时，整机系统才能正常工作啪。 通过４个子系统串联的刮板输送机 定义其 为： 状态０：４个子系统都正常工作： 状态ｉ：第ｉ个子系统故障，其余子系统均正常 工作，ｉ＝ｌ，２，３，４； 因此，Ｅ＝Ｉ １，２，…，４｝，Ｗ＝１ ０｝，Ｆ＝｛０，１，…，４｝。 系统状态转移矩阵为： ４ 卜∑入ｉ １ … Ｕ １ １一Ｕ １…０ Ｐ＝ （９） ｐ ４ ０ …１一ｕ 解方程组： ｌ …熹 筘… ｘ０＋ｘｌ＋…＋ｘ４＝１ （、 １０） 得： ４ ｋ Ｈ …，４ 入 系统有效度为： Ａ：Ｘ。 １ （１２） 系统的故障频度为： ∑入 Ｍ＝Ｘ。￣Ｊａｏｊ：－ ．＝＝１ ｌ ｊ基—＝．ｌ＿ ＾ （１３） ＋・８４・ 江西煤炭科技 ２０１７年第３期 系统平均无故障工作时间为： ０：— ４ （１４） ‘ 战 ∑入 ｉ＝ｌ 系统的可靠度为： 障 时 间 （ｈ Ｒ ：ｎ４ ｅ－－Ｘｔ：ｅ一 “：ｅ— ｔ（１５） 电动机 中部槽 ｎ］敬宿ｌ动 链轮组件 制扳链 舵 式中：入 ＝∑入 为系统的失效率，其值等于各子 系统失效率的代数和 。则系统的不可靠度为： Ｆｓ＝１一Ｒｓ＝１一ｅ ｔ （１６） 故障部件 图２刮板输送机故障时间统计 注：括号内为故障时间比例 通过图２可以看出，各个部件总故障累计时间 的４７％被刮板链所占用，是最多的，所以发生故障 的主要位置是刮板链。 ３刮板输送机各系统可靠性分析 该选煤厂在２０１３￣２０１４年中刮板输送机故障 根据该选煤厂的工作时间安排，每８ｄ，时换班 部件的故障时间累计及比例见图２。 ∞ 加 ∞鲫 ∞ ∞ 加 ０ 表１刮板输送机主要部件可靠性指标 一次。全年３２０天生产。将图２的数据通过相应的公 通过上表得出。输送机各部分有效度最低的 参考文献： ［１］王文征，轩苗伟．刮板输送机的磨损形式鉴析及预防 ［Ｊ］．山东工业技术，２０１６（１７）：４４－４５． ［２］宋作文，王红亮，邱海兵．刮板输送机溜槽修补防飘链 装置的设计与应用［Ｊ］．科技与创新，２０１６（１７）：２卜２３． ［３］朱海军，张文平，卢泽旺．高压十二脉动三电平防爆变 频器在刮板输送机中的应用［Ｊ］．煤矿机械，２０１６（８）： １２１—１２３． 式计算如表１所示。 是刮板链（Ｏ．９９１），并在ｔ＝ｌＯ０ ｈ的时候达到最低 （０．８８３）；最高的是中部槽，有效度为０ ９９３。按照 这样情况连续运转一个月，刮板链可靠度达到最 低值（０．４２０），这时整机工作状况极差，相当于报 废水平。通过分析得出，刮板链是整机可靠性最低 和最薄弱的部件，刮板链的有效度也是各部位中 最低的。 ［４］张乐明．浅析煤泥刮板输送机飘链原因及改造［Ｊ］．神 华科技，２０１６（４）：８９—９２． ［５］贾清华．矿用刮板输送机变频电机一体机研制及应用 ４结语 本文建立了刮板输送机可靠性数学模型，通 ［Ｊ］．同煤科技。２０１６（４）：３４—３５． 作者简介：张晓斌（１９８４一），男，山西孝义人，助理工程师， ２００７年毕业于山西煤炭职业技术学院矿山机电专业．现任 职于山西汾西矿业集团宜兴煤业。 过对比分析各个部件的可靠度，得出刮板链是传 动系统薄弱环节．为改善刮板输送机管理奠定了 基础。 收稿日期：２０１７—０４—０６ 编辑：谭武忠
