电铲工作装置状态检修方式的探索与应用

王圣富，申玉东，张开林，戴顺祥

（云南华联锌铟股份有限公司，云南文山 663701）

0 引言

电动液压铲（简称电铲）属于大型铲装设备，要使其安全高效运行，就得管理好、维护好、修理好。电铲由多个相互影响的机械、液压、电力、电子系统构成，同时机、电、液相结合的系统又包括许多种类的零件，整个设备组成极为复杂，对各零件的工作可靠性要求高。随着设备运行时间的增长，设备故障率增加，设备零件使用寿命随之减少。造成电铲损伤以及影响使用寿命的因素很多，例如恶劣环境因素、工作强度巨大、自身磨损消耗等，如何延长大型设备的寿命、降低使用成本、提高维修技术，是目前维修人员的难点与重点[1]。基于状态维修方式能最大程度地降低设备出现故障的概率、降低电铲零件损伤和延长其使用寿命。

1 电铲工作装置的构造及工作原理

电铲工作装置是执行指定动作的主要机构，主要由工作大小臂、铲斗、大小臂油缸、铲斗油缸、开合斗油缸等零部件构成（图1～图3）。工作装置各部件连接处润滑情况与销轴、轴套磨损情况、油缸状态，是维修人员每日的日常点巡检重点检查部位。

图1 小臂与铲斗上颚及铲斗油缸

图2 大小臂连接及小臂油缸

图3 工作大臂与上车架及大臂油缸

工作装置完成各种动作主要依靠各个油缸的运动，工作油缸运动由电液先导控制系统触发及精准控制。电液先导控制系统主要由集成伺服控制器、电脑板、电磁阀和各行程传感器等元件构成[2]，信号路线为伺服控制器→电脑板→电磁阀。

对工作装置的维修工作主要包括：①测量各连接处的销轴及轴套尺寸来决定是否需要更换，目的是达到精准维修，防止过度维修；②检查并更换老化破损液压油管、润滑油管、线路及损坏的限位传感器；③对工作油缸的检修主要是更换其密封件，处理油缸漏油内泄等故障。为避免过度维修和延长油缸使用寿命，根据油缸的实际使用状态及其理论使用寿命决定其维修时机。各工作油缸理论使用寿命：大臂油缸12 000 h，小臂油缸10 000 h，铲斗油缸10 000 h，开合斗油缸5000 h。

2 设备技术资料与状态维修方案

对电铲操作手册、维护保养手册等技术资料进行系统学习，消化吸收，让维修人员对电铲具备一定的专业理论基础，研究制定电铲的维修方案（图4）。电铲基于状态维修工作流程分为3 个阶段：状态监控，状态评估与预测，维修分析与决策。

图4 方案流程

（1）状态监控阶段。主要工作是对电铲做点巡检，提取与处理其各部件的状态信息和特征量，判断状态指示值是否低于潜在故障值。若未低于潜在故障值，则继续进行状态信息的采集，若低于则直接进入下一阶段。

（2）故障诊断与预测阶段。主要工作是判断故障类型，依据状态指示值是否在P—F 间隔期来辅助判断（图5）。其中，P 点是潜在故障，F 点是功能故障，T 代表潜在故障发展为功能故障的时间，Tc是视情况维修间隔期；为了保证潜在故障能够检测出来，特别要求必须Tc＜T。若为潜在故障，则对设备零部件剩余有用寿命进行预测，并记录在维修档案库，否则即为功能故障。

图5 P—F 间隔曲线

（3）维修决策阶段。依据第2 阶段的故障诊断与预测决定是否进行维修，若为功能故障则直接采用修复性维修与抢修决策，否则进行预防性维修的制定并实施维修[3]。

3 状态维修实践

电铲维修人员检查发现电铲大小臂铰接轴套及轴销磨损严重，判断此故障已超出了P—F 间隔期，属于功能故障，应采取修复性维修与应急抢修决策。若故障进一步升级则会导致大小臂上的座孔磨损，发生更为严重的设备故障，影响设备的安全运行，产生更大的经济损失。此外，小臂存在自动下落现象，判断为小臂油缸内泄所致。电铲投入使用27 066 h 以来，其大臂与上车铰接处轴套、轴销从未更换过，根据对铰接处轴套、轴销状态特征的提取与处理判断，其已在P—F 间隔期，预测其使用寿命仅有300 h。决定采用基于状态维修的方式对电铲整个工作装置进行检修。

研究国际大型进口设备基于状态的检修方案，对电铲工作装置特征分析讨论，维修决策实施情况如下：①根据公司生产需求及电铲工作装置的实际状态制定合理、高效的检修计划；②根据计划核实库存备件剩余量，对欠缺的备件进行合理性采购[4]；③因电铲为大型铲装设备，依据电铲高度及工作装置检修需求自主设计与搭建方便、安全的检修平台设计图纸，以实现安全、高效的检修（图6）；④电铲工作装置铰接处轴套、轴销状态特征的提取与处理，在检修期间通过对工作装置每个铰接处的轴套、轴销进行清洗测量，根据轴套与基孔配合为过盈配合要求、销轴与轴套为间隙配合要求，结合测量数据与新件尺寸数据对比分析，决定需要更换的轴套与轴销，精准维修避免了维修不足及维修过剩；⑤电铲维修班人员自主创新，设计改良检修工具以满足实际维修需求，加快检修进度，降低维修成本，如自主改良的轴销托销器、采用自主设计制作的大型油缸检修平台及专业工具检修油缸等（图7）。

图6 检修平台

图7 轴销托销器

电铲工作装置基于状态的检修全部完成，维修人员在维修技能提升及合理利用创新工具的前提下，提高了检修效率，比计划提前20 d 完成了电铲的检修作业。现电铲都以最好的状态，安全有效地投入生产使用。

4 总结

通过“国际大型进口设备主要装置及部件基于状态检修的探索与应用”的开展，维修人员对利勃海尔进口设备主要装置及部件完全能进行自主维修，修复后的设备各项性能指标通过检测，均达到设备使用要求，为矿山生产奠定了坚实的设备基础。此项目的实施，很好地解决了延长进口设备使用寿命的难题，也提高了电铲设备的完好率，让其更安全地服务于生产，同时提高维修人员对进口设备的维修技能，也从维修进口设备方面找到降低公司生产成本的途径，为公司的生产发展贡献应有的力量。