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提高国产采煤机可靠性的措施和途径 尉朝闻1,田 方2 1. 西安科技大学,西安710054; 2.蒲白三通有限公司,陕西 蒲城715517 摘要采煤机是综采工作面生产原煤和实现高产高效矿井的主要设备。针对国产采煤机使 用过程出现的故障现象和与国外同类产品的差距,分析了影响其可靠性的因素和原因,提出了一些 提高其可靠性的措施和途径,以便提高整机的性能,解决生产中存在的问题。 关键词采煤机;可靠性;提高;途径 中图分类号 TD421.8 文献标志码 A 文章编号10032079420070620011203 Research on Measures to Improve Reliability of Homemade Shearer WEI Chao - wen1, TIAN Fang2 1. Xi’an University of Science and Technology , Xi’ an 710054 , China ; 2.Limited Company of Pubai Santong , Pucheng 715517 , China Abstract The homemade shearer is a main implement equipment of mine of high yield and efficiency in work2 ing face of production coal. This essay aims at the breakdown phenomenon of homemade shearer and comparison between external advanced ones , analyses the causes of decreasing its reliability , presents a series of feasible measures to improve the reliability of homemade shearer , so that advance capability of mechanism equipment and to find a solution to existent problem of production. Key wordsshearer ; reliability; improvement ; measure 0 引言 采煤机是综采工作面生产原煤和实现高产高效 矿井的主要设备,是采煤系统的龙头,其中国产采煤 机已成为我国主力采煤设备,占到80 ,采煤机功 率为170～750 kW ,各类有链和无链液压牵引采煤 机、 电牵引采煤机均有生产,并已形成有一定生产规 模的专业厂家,但是,受众多因素的影响,特别是在 材质和工艺方面的影响,国产采煤机整机质量无法 由于CDg是未知的,干涉沉降速度无法求出。 直到里亚申科通过大量试验找出了粒群容积浓度和 阻力系数的关系才解决了这个问题。 Honaker和Mondal的 “动态人口平衡模型”,用 Brauer等人的干涉沉降方程,预测了颗粒的干涉沉 降速度。其结果和实验数据相当吻合。文献[10]的 模型主要基于基本原理而不是从试验数据得出的理 想状态,因而具有特别重要的意义。 3 结语 煤炭的洗选是洁净煤技术的源头技术,是减少 污染保护环境的重要途径。液固流化床对细粒煤特 别是粗煤泥分选具有成本低、 效果好的优点,是今后 细粒煤分选重点发展的方向之一。由于国内在液固 流化床分选机研究方面起步晚,和国外相比,有较大 差距,必须加强液固流化床分选的基础理论研究,并 重点在液固流化床分选动力学特性以及液固流化床 结构参数对分选效果的影响方面进行研究,适时开 发具有自己知识产权的适合中国煤炭特性的液固流 化床分选机。液固流化床分选机在国内细粒煤特别 是粗煤泥分选大有前途,相信在不远的将来,液固流 化床分选机一定会成为细粒煤分选的最经济适用的 分选设备。 参考文献 [1]潘伟尔.2003年煤炭经济运行评析[J ].中国能源,2004 ,263 11 - 16. [2]濮洪九.洁净煤技术产业化与我国能源结构优化[J ].煤炭学报, 2002 ,271 1 - 5. [3]陈贵锋,郗小林.燃用洗选煤与锅炉改造配合是实现工业锅炉清 洁燃烧的经济有效途径[J ].洁净煤技术,2002 ,82 30 - 35. [4]朱书全,戚家伟,崔广文.我国洁净煤技术发展现状及其发展意义 [J ].选煤技术,2003 ,6 47 - 51. [5]戴少康.选煤工艺设计的思路与方法[M].北京煤炭工业出版 社,2003. 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V21 211 - 232. 作者简介铁占续1961 - ,河南偃师人,教授,中国矿业大学 在读博士研究生,长期从事煤矿机械的教学与科研工作. 收稿日期2007202214 11 第28卷第6期 2007年 6月 煤 矿 机 械 Coal Mine Machinery Vol128No16 Jun. 2007 跃上一个新的台阶,在使用中具体表现为可靠性差, 故障隐患多,开机率和利用率低,严重制约着工作面 高产高效目标的实现。采煤机生产科研设计单位必 须立项研究,在提高采煤机可靠性的基础上提高整 机的性能,以解决生产中存在的问题。 1 与国外同类设备的差距 1装机功率小,工作能力差 目前,我国采煤机功率大都在300～800 kW ,而 国外已达到1 000 kW以上,滚筒截深已达到110 m , 大功率大截深低故障率的采煤机在国外各大煤业公 司得到广泛的应用。 2设备使用寿命短 现场要求采煤机采出量大修期为100万t ,而实 际中采出量不到15万t就得更换马达和泵,采出量 不到70万t就必须大修。 3新技术应用上的差距 国外非常重视新设备和新技术应用,特别是电 子计算机的应用,大部分采煤机都装备了电子计算 机,实现了电脑控制或无线电远方控制及工况和故 障监控诊断。 4设计、 加工、 检测技术手段落后,原材料、 基 础元部件的品种质量差 1985～1988年,我国煤机行业先后进口了一些 高精度、 高效率的加工设备,如数控机床、 数控线切 割、 精密齿轮加工机、 加工中心及三坐标测量仪,使 部分冷加工技术水平有所提高,但数量不多,覆盖面 较小,特别是铸造水平只相当发达国家20世纪60 年代初期水平。还有我国标准件、 密封件、 电器件、 液压件性能差,寿命短,可靠性差。 5效益低下 采煤过程是一个由采煤机为龙头,支护、 输送、 通风等相互协调统一的大系统,因为种种原因需要 经常对采煤机更换机件或揭盖维修,都将影响机组 的正常运转和煤炭生产,维护费用增加,生产效益下 降。 2 国产采煤机使用过程中暴露出来的问题 1采煤机的液压元件质量不稳定,使用寿命短 目前,国内各大矿区使用的采煤机大部分是液 压牵引采煤机。其中主泵是液压牵引采煤机的心 脏,使用寿命应该在015 a以上,但井下恶劣的维护 条件、 液压元件对油污的污染又十分敏感,因而油脂 和液压元件本身的质量问题,成为影响采煤机正常 运转的突出问题。现状是各大矿务局每年都要更换 数百台的主泵和液压马达,耗资200多万元,其中国 产的占到9成。 2采煤机漏油 液压牵引采煤机漏油是国产采煤机尚未解决的 难题。采煤机漏油首先增加了油脂的油耗,加大了 成本,漏油无法回收又造成了发火危险。主要漏油 部位高速轴部位、 低速轴部位、 牵引马达部位。 3滚筒、 齿座、 截齿方面的问题 国产滚筒使用寿命短,质量差,进口滚筒可采煤 50～70万t ,而国产滚筒一个工作面也采不出来,一 般采到18万t左右就得更换;齿座主要是焊缝开 裂;截齿主要是齿柄弯曲,合金钢脱落或崩裂、 齿牙 磨损。 3 提高可靠性措施和途径 1从消除故障隐患入手提高采煤机质量,是提 高其可靠性的基础 在设计改进系统或设备时,要尽量全面了解原 有系统、 生产环境和维修的长期运行历史记录,对历 次重大的失效和故障现象进行深入分析,找出各种 故障隐患的所在,在设计中改进和消除这些隐患以 提高采煤机的可靠性。在设计全新的采煤机时,由 于没有历史资料,因此,首先要制造出模型和样机进 行较长时间的实验和试生产,来获得系统的环境和 负荷条件,并充分暴露出故障隐患,然后再重新改进 设计和制造,以消除发现的隐患,才能定型。对于发 现的故障隐患,需要在维修中加以改进和更新那些 带有隐患的元部件。 从目前情况看,可以先从以下几个方面开展工 作 ① 尽量消除传动系统内的薄弱环节,对扇齿轮、 长轴、 链传动等,应使各传动件使用寿命基本相当。 ② 选用优质材料,如美国JOY公司用σ 7 MPa 的合金铸钢制造机壳,德国用17CrNiMo6钢制造齿 轮,用优质耐油橡胶作密封件等。 ③ 尽量少用对环境要求严格的高压液力传动 件,一旦采用,则应加强过滤及冷却;采用密封油箱, 并使工作油压不超过元件许用油压的2Π3 ;改液压牵 引为电牵引,从根本上减少液压件的数量。 ④ 各大部件之间的联接,采用可靠牢固的防松 技术,如液压螺母或开口螺母等。 ⑤ 运用CAD技术设计滚筒,选择最佳的螺旋升 角、 螺距、 截线数、 截齿角度等参数,使采煤机在截割 煤体时负荷波动趋平稳,以延长采煤机寿命。 ⑥ 改进截齿结构,提高刀头合金焊接工艺水平, 改善喷雾系统,延长截齿寿命,减少更换时间。 ⑦ 摇臂的内支承结构尽可能改为外支承,降低 设备的振动,延长支承寿命。 21 Vol128No16 提高国产采煤机可靠性的措施和途径 尉朝闻,等 第28卷第6期 ⑧ 改善设备的保护、 监控系统,增设故障诊断系 统,便于故障查找及处理。 ⑨ 各大部件采用独立结构,装卸更换互不干扰, 便于井下故障的快速处理。 ⑩ 补充完善质量检验指标,加强制造检验技术。 λ ϖ在积极寻求与国外公司合作生产和经营电牵 引采煤机途径的基础上,加快消化、 吸收引进技术, 并努力有所创新,提高国产化率,争取研发具有自主 知识产权的电牵引采煤机。据德国介绍,电牵引采 煤机可使故障率由10 下降到116 ～2 。 λ ω 实现采煤机及其配套设备的租赁管理,有利 于设备的维护,并能加快设备的快速周转,提高利用 率。 2坚持依靠科技进步提高采煤机可靠性的方 针,做到设备、 人才、 资金三落实,确保提高采煤机可 靠性的实现 资金包括科研资金、 厂技术改造资金、 必要的实 验资金、 必备的设备和仪器资金等;设备包括高精度 的加工设备、 大规格的检测试验设备、CAD计算机 系统和软件等;人才包括人才重用、 人才培养和人才 吸收等。特别是近年来煤炭行业不太景气,人才流 失现象相当严重,这就更要果断采取一定力度的政 策措施,防止人才外流,吸引和培养人才。依靠科技 进步,首先要依靠科研人员的进步,当前采煤机产品 可靠性的竞争,实质上是科技人才的竞争,要把提高 科技人员业务素质和技术水平当作大事来抓,这是 当务之急。 3全方位的技术攻关同适当引进相结合 为了提高采煤机可靠性,煤机厂必须进行全面 地技术改造和技术攻关,但是仅靠煤炭工业系统内 部的技术攻关是不行的,要协调相关系统联合攻关。 在攻关不能满足急需时,要直接引进国外部分材料 和元部件,以保证整机产品的可靠性。同时,要进一 步开展国际技术交流和必要的技术引进,如引进先 进的设计方法和测试装置、 关键加工设备和供消化 的先进样机等;采取多种方式如合作制造、 购买专利 等直接获得国外先进技术,大力争取国内产品打入 国际市场;派出有真才实学的国内专家出国留学、 访 问、 考察,及时吸取国外最先进的技术,掌握国外发 展趋势、 瞄准国外采煤机发展方向努力攻关,使我国 研制采煤机的水平在短期内达到国际先进水平。 4 需要注意的几个问题 1维修方面 目前,采煤机配件市场混乱,配件质量粗制滥 糙,维修质检和保障体系不健全,在大型煤机厂附 近,甚至出现了煤机配件一条街现象,严重影响采煤 机的使用。因此,必须建立制造厂家维修责任制度, 杜绝小厂配件,保证产品的维修和翻新质量。 2采煤机标准方面 目前,我国采煤机制造中有的标准执行很严,如 防爆标准,接近英国,比美国要严。有些标准则较宽 松,这也是采煤机制造质量不高的原因之一。高质 量产品来源于高标准,标准是产品质量的技术依据, 在考虑国情、 用户、 厂家各方情况,适当提高1～2 级,促使采煤机产品的质量提高。 3员工培训 当前,我国煤炭行业管理水平和操作素质普遍 较低,先进的设备不仅不能发挥应有效益,而且影响 设备使用寿命。实践证明,正确地使用和维护,不仅 能充分发挥设备效能,而且还能弥补设备本身的某 些不足。 4解决好当前资金短缺和科技投入的关系 现代采煤机是技术密集,复杂系数较高,涉及学 科和专业门类较多的产品,要舍得在先进技术上投 资,从根本上改变我国采煤机制造水平低的面貌,只 有在设计上采用现代化的设计方案,在制造中采用 新技术新工艺,先进的加工手段,同时采用科学有效 的管理,才能制造出适应高产工作面要求的高可靠 性,高效率,低故障率的先进采煤机。 5 结语 评价采煤机的优劣,可靠性越来越被认为是最 核心的指标。实践证明,只有提高采煤机的可靠性, 才能保证采煤机的开机率和利用率。同时,提高采 煤机的可靠性是一件十分复杂的工作,要实现这项 工作,还依赖于企业负责人的可靠性意识、 工作力 度,以及企业的改革、 现代企业制度的建立等。 参考文献 [1]戴绍诚,等.高产高效综合机械化采煤技术与装备[M].北京煤 炭工业出版社,1997. 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