神华宁夏煤业集团汝箕沟无烟煤分公司瓦斯抽放队 753003
摘要：为了有效促使液压钻机其整机具有更高的安全性与可靠性，本文主要通过故障树分析的方法来分析矿用液压钻机故障，并以动力头做为例子，实现动力头相应故障树的有效建立，在对相关故障树进行定量分析与定性分析过程中，实现液压钻机其故障发生的原因与概率，并针对性的提出有效解决策略，促使矿用液压钻机更加安全可靠的运行，并为相关设计人员与实际操作人员提供参考依据。
关键词：矿用液压钻机；故障树分析；应用
一、前言
煤炭生产过程中进行煤矿瓦斯的抽放工作，至关重要的一个机电产品就是液压钻机，一旦其有故障发生，就会对瓦斯抽放的效率产生直接影响，并严重影响煤炭企业的经济效益。为了有效提高液压钻机的整机性能，有必要通过故障树分析对液压钻机进行故障预测与判断，并及时采取有效措施减少故障发生。
二、故障树与其建立流程
故障树分析方法具有强大的逻辑性，且分析思路相对清晰，在分析过程中更加直观明了，各种优质特点成为分析系统可靠性的各种方法当中利用最广泛的一种。故障树在分析过程中有效的结合了数理统计与逻辑，以大量的实验数据以及相关经验为基础，以某个或者某一类型的故障为中心进行模式的建立，并实现层层递进的分析，促使发现不同事件之间存在的某一相关性联系，确定系统故障与单元故障两者之间存在怎样的逻辑性关联，并对系统当中较为薄弱的环节进行寻找，并针对性的采取有效措施进行弥补。面对复杂的系统，要搞清楚其内在隐患出现在哪里，就要对系统实现定性分析，要搞清楚其内在故障发生概率的具体数值，就要对系统实现定量分析[1]。
要实现故障树的有效建立，就要在建立之前对故障发生的相关资料进行大量调研与收集，在初步分析基础上实现顶事件T的确定，并对系统相应的失效模式进行确定。进而，要对引起系统出现失效状况的各个因素以及相关组合因素进行寻找，并实现中间事件H的有效确定。最后对导致出现中间事件的相关因素进行寻找，并实现基本事件X的确定。图1即为故障树的建立流程。
在实现故障树的有效建立之后，对相关系统利用或非和逻辑运算实现定性分析，并通过数理概率法来实现定量分析，得出事件具体的发生概率之后，从管理方面与设计方面采取有效措施予以提前预防。
图1 故障树建立流程
三、液压钻机整机性能分析
液压钻机主要是由夹持器、泵站、机架以及动力头等相关部分组成，是一个相对繁杂的机电液控制系统，在系统当中任一组成部分出现故障都会对液压钻机产生影响，导致其不能实现正常工作与运行。在液压钻机的各个组成部分当中，动力源相关组成部分就是泵站，泵站内部包括冷却器、电动机以及油箱等组成部件，泵站在进行液压油的提供过程中是否具备足够的流量与压力，直接影响着液压钻机能够正常运作。液压钻机最核心关键的组成部件就是动力头，动力头内部包含卡盘、马达以及减速箱等零部件，在液压钻机正常运行过程中，动力头处于持续不断的高速运转当中，因此动力头普遍产生一定的热量。在动力头各个组成零部件当中，卡盘具有重要作用，而卡盘一般是胶套式的结构，其橡胶质量高低与进行液压油提供压力的高低直接影响着卡盘是否能够具有良好的夹紧力，在卡盘进行频繁的松、紧和旋转冲击的过程中，会对卡瓦造成重大磨损。在液压钻机的系统当中，机架可以对动力头进行支撑，并对钻孔的倾角可以实现有效的调节，在机架上有调斜油缸与推进油缸等，要实现油缸能够前后移动，就要钻杆来实现有效的推进，但是一旦推进压力不能达到相关标准，那么就很有可能出现油缸难以实现向前的推进。在钻机主机当中，一个非常重要的零件就是夹持器，夹持器在对钻杆进行反复多次加持的过程中，会使相关卡瓦受到严重磨损。
四、液压钻机故障树建立与分析
由于液压钻机其组成部分比较多，难以实现全部系统的故障时建立，因此，本文主要选取液压钻机比较关键的部件实现故障树的建立，以动力头为例来对钻机相应的故障树建立以及进行故障分析相关过程进行全面说明。
动力头故障树主要是由导致动力头出现故障的各种事件实现组成并建立的，在对以往丰富的实践经验进行分析之后，确定导致动力头出现顶事件的相关的所有事件，并对相关事件进行分析并归类，依据上下顺序以及事件之间相互逻辑关系来实现动力头相关故障树的建立（如图2）[2]。
图2 动力头故障树
图2动力头故障树当中的T代表动力头出现无动作时的顶事件；H1~H5为中间事件，H1代表系统其介质相应精度较低，H2代表马达回转较弱，H3代表卡盘不能打开，H4代表卡盘出现打滑，H5代表动力头存在发热现象；X1~X10为基本事件，其中X1代表液压油在过滤过程中存在精度差情况，X2代表滤油器发生损坏，X3代表马达存在严重的磨损，X4代表操作手柄难以有效操作，X5代表油压出现过低现象，X6为油缸有严重的内泄现象，X7为卡瓦存在严重磨损，X8为碟簧无动作，X9为轴承出现重度磨损，X10为轴承存在轴向窜动问题。
五、结束语
在煤炭生产过程中，矿用液压钻机具有重要的作用。随着科学技术的不断发展，机电产品内部的结构也越来越复杂，各方面对其性能的要求也越来越严格，更多产品使用者开始更加关注产品可靠性的高度。针对液压钻机的各方面故障通过故障树分析方法站在概率与逻辑相关角度来对各种故障进行定量与定性分析，可以有效的帮助操作与技术人员找到故障根源所在，并采取有效措施预测故障并及时处理，促使矿用液压钻机工作可靠性明显提高。
参考文献
[1]张玉良.一种新型动态故障树分析方法及在液压系统中的应用[D].燕山大学，2016.77-77.
[2]郭永晋，孙丽萍.基于矩阵的故障树分析方法[J].哈尔滨工程大学学报，2016，37（7）：896-900.
[3]阎雨薇.基于FTA法对矿井提升机钢丝绳系统故障树分析[J].煤矿机械，2015（8）：332-333.
[4]周斌，黄元亮，黄威.基于模块化分解的故障树分析方法[J].计算机工程，2015，41（2）：141-144.
论文作者:罗永平,冯宁
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/8
标签：钻机论文; 故障论文; 液压论文; 动力论文; 卡盘论文; 事件论文; 过程中论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;