文章來(lái)源：《智能礦山》2025年第8期“革新·改造：優(yōu)秀 QC 成果”欄目

第一作者：邵彥，榮獲2020年第四十五屆ICQCC鉑金獎(jiǎng)、2024年第四十九屆ICQCC金獎(jiǎng)、2024年全國(guó)一等QC成果獎(jiǎng)，主要從事人事檔案管理新建業(yè)務(wù)和質(zhì)量管理小組活動(dòng)相關(guān)工作。E-mail：569921930@qq.com

作者單位：國(guó)能神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司

引用格式：邵彥，張強(qiáng).掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)故障時(shí)間的預(yù)測(cè)及抑制[J].智能礦山，2025，6(8)：51-55.

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掘錨機(jī)是開(kāi)采煤炭和開(kāi)掘巷道的主要生產(chǎn)設(shè)備，電氣系統(tǒng)決定了井下設(shè)備的開(kāi)機(jī)率、采煤量和生產(chǎn)效率。電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間長(zhǎng)會(huì)造成停產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)、安全隱患大、保供目標(biāo)無(wú)法完成，也會(huì)造成跟蹤服務(wù)頻次高、顧客滿意度差、維修質(zhì)量信譽(yù)低等問(wèn)題。

確定攻關(guān)課題與目標(biāo)

QC小組調(diào)查2022年掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)故障服務(wù)占比為50.43%，見(jiàn)表1，且故障頻次與井下故障時(shí)間呈強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系，為解決此問(wèn)題制定了掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間的考核指標(biāo)為<360 min/月。

表1 2022年掘錨機(jī)不同結(jié)構(gòu)故障頻次統(tǒng)計(jì)

根據(jù)質(zhì)量跟蹤記錄統(tǒng)計(jì)2022年9—12月掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間平均為1 057 min/月，見(jiàn)表2，為抑制故障時(shí)間選定掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間360 min/月作為活動(dòng)的目標(biāo)。

表2 2022年9～12月掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間

目標(biāo)可行性論證

針對(duì)掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間1 057 min/月的現(xiàn)狀，通過(guò)分類(lèi)調(diào)查與分析電控箱、電機(jī)、附件共3種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，電控箱為重點(diǎn)分析對(duì)象。繼續(xù)分層調(diào)查電控箱故障時(shí)間，主要包括功能失效、配件損壞、接線松動(dòng)、連接異常和其他5類(lèi)故障問(wèn)題，其中功能失效占比為92.96%是主要故障問(wèn)題，見(jiàn)表3。

表3 電控箱故障問(wèn)題統(tǒng)計(jì)

功能失效中故障類(lèi)型包括泵接觸不吸合、信息顯示錯(cuò)誤、開(kāi)關(guān)操作無(wú)反應(yīng)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)熱和其他6種，其中泵接觸不吸合和信息顯示錯(cuò)誤占比為88.53%，見(jiàn)表4，泵接觸不吸合時(shí)間長(zhǎng)與信息顯示錯(cuò)誤時(shí)間長(zhǎng)為主要癥結(jié)。

表4 功能失效故障類(lèi)型統(tǒng)計(jì)

通過(guò)橫向?qū)Ρ取⒄{(diào)查歷史最好水平，目前設(shè)定的活動(dòng)目標(biāo)可實(shí)現(xiàn)，結(jié)合現(xiàn)有的癥結(jié)使用極差計(jì)算運(yùn)行故障時(shí)間可抑制在356 min/月 < 360 min/月的目標(biāo)值，設(shè)定目標(biāo)可實(shí)現(xiàn)。

分析原因并確定主要原因

QC小組從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)6個(gè)方面分析出11項(xiàng)末端因素，排除操作距離小、夾矸次數(shù)多、國(guó)產(chǎn)件合格率低的3項(xiàng)因素，對(duì)剩余因素逐一進(jìn)行要因確認(rèn)。

3.1 翻譯卡屏次數(shù)多

根據(jù)調(diào)試值通過(guò)4組60頻次檢測(cè)如圖1所示，翻譯卡屏率為40%，不符合主機(jī)翻譯顯示標(biāo)準(zhǔn)。隨后對(duì)比30組卡屏次數(shù)多與癥結(jié)（泵接觸不吸合時(shí)間長(zhǎng)故障）數(shù)據(jù)，通過(guò)散布圖形與相關(guān)系數(shù)判別法1>│r│>0.89（r=0.92），判定卡屏次數(shù)多與癥結(jié)呈強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系，卡屏次數(shù)與癥結(jié)散布圖如圖2所示，且通過(guò)反向驗(yàn)證卡屏次數(shù)多與卡屏次數(shù)少對(duì)癥結(jié)影響分別為608分和126分，極差較大，此項(xiàng)為主要原因。

圖1 檢測(cè)翻譯卡屏情況

圖2 卡屏次數(shù)與癥結(jié)散布圖

3.2 檢測(cè)方式少

通過(guò)調(diào)查現(xiàn)有使用萬(wàn)用表、兆歐表、人員判斷3種檢測(cè)方式，配件檢測(cè)流程中合格率分別為70%、47.5%和100%，但在整機(jī)測(cè)試流程中合格率為35%、23%和37.5%，極差較大，增加梭車(chē)配件檢測(cè)平臺(tái)測(cè)試方式，并分為4組驗(yàn)證對(duì)癥結(jié)的影響，試驗(yàn)4組的檢測(cè)準(zhǔn)確率5%，對(duì)癥結(jié)影響分別是154分和57分，此項(xiàng)是主要原因，不同檢測(cè)方式分組編號(hào)見(jiàn)表5，不同方式組合試驗(yàn)對(duì)癥結(jié)影響見(jiàn)表6。

表5 不同檢測(cè)方式分組編號(hào)

表6 不同方式組合試驗(yàn)對(duì)癥結(jié)影響

3.3 整機(jī)測(cè)試時(shí)間短

隨機(jī)抽查20臺(tái)掘錨機(jī)整機(jī)測(cè)試時(shí)間合格率為65%<90%的標(biāo)準(zhǔn)值，分組驗(yàn)證測(cè)試時(shí)間高于標(biāo)準(zhǔn)與低于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，見(jiàn)表7，時(shí)長(zhǎng)對(duì)2項(xiàng)癥結(jié)影響分別為409分和433分，極差14分，時(shí)間短對(duì)癥結(jié)的影響為114分和112分，極差2分，對(duì)癥結(jié)影響較小，此項(xiàng)是非要因。

表7 測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)與短分別對(duì)癥結(jié)的影響統(tǒng)計(jì)

3.4 作業(yè)流程學(xué)習(xí)少

現(xiàn)場(chǎng)抽查20位員工檢驗(yàn)掘錨機(jī)電氣知識(shí)的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程的學(xué)習(xí)達(dá)標(biāo)率為85%，檢驗(yàn)電工實(shí)操能力和水平，按學(xué)分少與學(xué)分多的員工分組排查，作業(yè)流程學(xué)習(xí)多對(duì)癥結(jié)的影響分別是419分和423分，極差為4分，學(xué)習(xí)少對(duì)癥結(jié)影響分別是112分和132分，極差為20分，對(duì)癥結(jié)影響較小，此項(xiàng)是非要因。

3.5 原理圖缺項(xiàng)

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)掘錨機(jī)電控箱控制區(qū)域?qū)嶋H接線、配件數(shù)量，并與進(jìn)口廠家提供的原理圖對(duì)比，實(shí)測(cè)的接線線號(hào)、配件數(shù)量與原理圖不符率分別為100%和91.67%，存在缺項(xiàng)問(wèn)題。抽取原理圖缺項(xiàng)內(nèi)容驗(yàn)證對(duì)癥結(jié)的影響程度，極差分別為1分、5分和3分、1分，對(duì)癥結(jié)影響較小，此項(xiàng)是非要因。

3.6 1 140 V電壓波動(dòng)大

使用萬(wàn)用表測(cè)量1 140 V電源與整機(jī)連接電源口的電壓值平均不合格率為36.67%，電壓波動(dòng)值允許±5 V不符合標(biāo)準(zhǔn)值，將波動(dòng)值分為2個(gè)層級(jí)1 140 V電壓進(jìn)行波動(dòng)干擾模擬試驗(yàn)，并通過(guò)散布圖及相關(guān)系數(shù)判定分別為0.08和0.76，對(duì)癥結(jié)影響較小，此項(xiàng)是非要因，電壓波動(dòng)大對(duì)泵接觸不吸合影響如圖3所示，電壓波動(dòng)大對(duì)信息顯示錯(cuò)誤影響如圖4所示。

圖3 電壓波動(dòng)大對(duì)泵接觸不吸合影響

圖4 電壓波動(dòng)大對(duì)信息顯示錯(cuò)誤影響

3.7 箱內(nèi)濕度大

通過(guò)逆向反查法檢測(cè)已有癥結(jié)的電控箱內(nèi)濕度，檢測(cè)結(jié)果平均為46.93%，50.3%，篩選對(duì)比濕度大與濕度小對(duì)泵接觸不吸合時(shí)間長(zhǎng)故障時(shí)間分別為409.32分和398.04分，對(duì)信息顯示錯(cuò)誤故障影響為94.11和107.5分，極差較小，此項(xiàng)是非要因。

3.8 舊件鑒定標(biāo)準(zhǔn)低

現(xiàn)有舊件鑒定標(biāo)準(zhǔn)合格率為89.36%，與實(shí)際使用合格率87.94%差距較小，將主控制變壓器、真空接觸器K10、真空接觸器K20、K40、過(guò)載繼電器F11、F211等20類(lèi)舊件鑒定參數(shù)提升1個(gè)等級(jí)后，驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)低與高的合格率極差分別為17.02%和2.83%，對(duì)癥結(jié)的影響極差分別為49分和16分，對(duì)癥結(jié)影響較小，此項(xiàng)是非要因。

綜上，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與分析、反向驗(yàn)證、模擬試驗(yàn)等方式，最終確定了翻譯卡屏次數(shù)多和檢測(cè)手段少2項(xiàng)為主要原因。

針對(duì)主要原因制定對(duì)策并實(shí)施

針對(duì)要因從方案的有效性、實(shí)用性、安全性、實(shí)施工期和模擬試驗(yàn)多維度，選定了顯示系統(tǒng)升級(jí)改造和研制主機(jī)測(cè)試儀2項(xiàng)措施。

4.1 對(duì)顯示系統(tǒng)升級(jí)改造降低翻譯卡屏次數(shù)

掘錨機(jī)所有電控系統(tǒng)操作需專(zhuān)用的翻譯顯示器轉(zhuǎn)換為中文，主機(jī)與遙控器通信為單向通信，制定智能系統(tǒng)改造方案后，將設(shè)備操作標(biāo)準(zhǔn)值編寫(xiě)在系統(tǒng)中，應(yīng)用鴻蒙數(shù)控系統(tǒng)替換中文顯示器。顯示參數(shù)與實(shí)際參數(shù)的試驗(yàn)對(duì)比平均誤差合格率為95%。

為降低員工往返觀察顯示數(shù)值安全系數(shù)，在遙控器上增加了顯示屏，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)直接顯示在操作人員的遙控器上。通過(guò)改進(jìn)，人員觀察參數(shù)耗時(shí)由45 min下降為3 min。該對(duì)策實(shí)施后，翻譯卡屏次數(shù)14次降至1.5次，卡屏率由46.67%降至5%，對(duì)策有效，智能系統(tǒng)改造方案如圖5所示。

圖5 智能系統(tǒng)改造方案

4.2 研制主機(jī)測(cè)試儀檢測(cè)主機(jī)

調(diào)查主機(jī)的基本功能，應(yīng)用無(wú)交換作用的正交試驗(yàn)法，選擇48 V的光電模塊類(lèi)型、外殼尺寸為600 cm、8個(gè)電源顯示模塊、180條接線的關(guān)鍵參數(shù)，參數(shù)確定后配備組件組裝與連接。通過(guò)測(cè)試顯示主機(jī)的檢測(cè)準(zhǔn)確率由45%提升92%，整機(jī)組裝效率提升25%、組裝合格率由79.88%提升至93.04%，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)評(píng)估，該對(duì)策安全可靠。

課題效果檢查及鞏固措施

（1）課題效果檢查

2023年7—10月，掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間由平均1 057 min/月降至358.5 min/月<目標(biāo)值360 min/月，泵接觸不吸合時(shí)長(zhǎng)和信息顯示錯(cuò)誤時(shí)長(zhǎng)癥結(jié)占比由88.53%降至13.89%，課題目標(biāo)完成。掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間前后對(duì)比如圖6所示。

圖6 掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間前后對(duì)比

在活動(dòng)期間共節(jié)約資金48萬(wàn)余元，有效控制了掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)故障，提高了生產(chǎn)效率和設(shè)備出廠的使用性能、井下采煤作業(yè)安全、穩(wěn)定進(jìn)行，降低了大修設(shè)備成本，減少觀察參數(shù)人員安全隱患、加強(qiáng)了車(chē)間的環(huán)境衛(wèi)生和環(huán)保。

（2）鞏固措施

將活動(dòng)期間顯示系統(tǒng)改造參數(shù)及工藝優(yōu)化方案鞏固納入對(duì)應(yīng)的管理辦法，編寫(xiě)《掘錨機(jī)電控系統(tǒng)整機(jī)組裝質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》，修訂《整機(jī)電控測(cè)試內(nèi)容》電氣系統(tǒng)測(cè)試參數(shù)，報(bào)技術(shù)部門(mén)審批備案，并下發(fā)實(shí)施。鞏固期調(diào)查顯示2023年11月至2024年2月份的掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間仍保持在342.3 min/月<360 min/月，應(yīng)用效果穩(wěn)定可靠。

結(jié) 語(yǔ)

掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)隨著設(shè)備的檢修次數(shù)增加、井下生產(chǎn)面環(huán)境的變化，設(shè)備在井下運(yùn)行出現(xiàn)了電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間長(zhǎng)問(wèn)題，為了抑制故障時(shí)間，QC小組通過(guò)反復(fù)分析、論證及總結(jié)，充分利用QC的理論方法，提出了有效控制電氣故障時(shí)間的提升措施，通過(guò)對(duì)顯示系統(tǒng)升級(jí)改造和研制主機(jī)測(cè)試儀等措施，將掘錨機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)間由1 057 min/月抑制在358.5 min/月，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，相對(duì)應(yīng)的措施得到推廣，將電氣系統(tǒng)故障時(shí)間降到顧客滿意水平。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

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