文章來源：《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、2024年第四十九屆ICQCC金獎、2024年全國一等QC成果獎，主要從事人事檔案管理新建業(yè)務和質(zhì)量管理小組活動相關工作。E-mail：569921930@qq.com

作者單位：國能神東煤炭集團有限責任公司

引用格式：邵彥，張強.掘錨機電氣系統(tǒng)故障時間的預測及抑制[J].智能礦山，2025，6(8)：51-55.

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掘錨機是開采煤炭和開掘巷道的主要生產(chǎn)設備，電氣系統(tǒng)決定了井下設備的開機率、采煤量和生產(chǎn)效率。電氣系統(tǒng)運行故障時間長會造成停產(chǎn)時間長、安全隱患大、保供目標無法完成，也會造成跟蹤服務頻次高、顧客滿意度差、維修質(zhì)量信譽低等問題。

確定攻關課題與目標

QC小組調(diào)查2022年掘錨機電氣系統(tǒng)故障服務占比為50.43%，見表1，且故障頻次與井下故障時間呈強正相關關系，為解決此問題制定了掘錨機電氣系統(tǒng)運行故障時間的考核指標為<360 min/月。

表1 2022年掘錨機不同結(jié)構(gòu)故障頻次統(tǒng)計

根據(jù)質(zhì)量跟蹤記錄統(tǒng)計2022年9—12月掘錨機電氣系統(tǒng)運行故障時間平均為1 057 min/月，見表2，為抑制故障時間選定掘錨機電氣系統(tǒng)運行故障時間360 min/月作為活動的目標。

表2 2022年9～12月掘錨機電氣系統(tǒng)運行故障時間

目標可行性論證

針對掘錨機電氣系統(tǒng)運行故障時間1 057 min/月的現(xiàn)狀，通過分類調(diào)查與分析電控箱、電機、附件共3種結(jié)構(gòu)類型，電控箱為重點分析對象。繼續(xù)分層調(diào)查電控箱故障時間，主要包括功能失效、配件損壞、接線松動、連接異常和其他5類故障問題，其中功能失效占比為92.96%是主要故障問題，見表3。

表3 電控箱故障問題統(tǒng)計

功能失效中故障類型包括泵接觸不吸合、信息顯示錯誤、開關操作無反應、過載保護、過熱和其他6種，其中泵接觸不吸合和信息顯示錯誤占比為88.53%，見表4，泵接觸不吸合時間長與信息顯示錯誤時間長為主要癥結(jié)。

表4 功能失效故障類型統(tǒng)計

通過橫向?qū)Ρ?、調(diào)查歷史最好水平，目前設定的活動目標可實現(xiàn)，結(jié)合現(xiàn)有的癥結(jié)使用極差計算運行故障時間可抑制在356 min/月 < 360 min/月的目標值，設定目標可實現(xiàn)。

分析原因并確定主要原因

QC小組從人、機、料、法、環(huán)、測6個方面分析出11項末端因素，排除操作距離小、夾矸次數(shù)多、國產(chǎn)件合格率低的3項因素，對剩余因素逐一進行要因確認。

3.1 翻譯卡屏次數(shù)多

根據(jù)調(diào)試值通過4組60頻次檢測如圖1所示，翻譯卡屏率為40%，不符合主機翻譯顯示標準。隨后對比30組卡屏次數(shù)多與癥結(jié)（泵接觸不吸合時間長故障）數(shù)據(jù)，通過散布圖形與相關系數(shù)判別法1>│r│>0.89（r=0.92），判定卡屏次數(shù)多與癥結(jié)呈強正相關關系，卡屏次數(shù)與癥結(jié)散布圖如圖2所示，且通過反向驗證卡屏次數(shù)多與卡屏次數(shù)少對癥結(jié)影響分別為608分和126分，極差較大，此項為主要原因。

圖1 檢測翻譯卡屏情況

圖2 卡屏次數(shù)與癥結(jié)散布圖

3.2 檢測方式少

通過調(diào)查現(xiàn)有使用萬用表、兆歐表、人員判斷3種檢測方式，配件檢測流程中合格率分別為70%、47.5%和100%，但在整機測試流程中合格率為35%、23%和37.5%，極差較大，增加梭車配件檢測平臺測試方式，并分為4組驗證對癥結(jié)的影響，試驗4組的檢測準確率5%，對癥結(jié)影響分別是154分和57分，此項是主要原因，不同檢測方式分組編號見表5，不同方式組合試驗對癥結(jié)影響見表6。

表5 不同檢測方式分組編號

表6 不同方式組合試驗對癥結(jié)影響

3.3 整機測試時間短

隨機抽查20臺掘錨機整機測試時間合格率為65%<90%的標準值，分組驗證測試時間高于標準與低于標準時間，見表7，時長對2項癥結(jié)影響分別為409分和433分，極差14分，時間短對癥結(jié)的影響為114分和112分，極差2分，對癥結(jié)影響較小，此項是非要因。

表7 測試時間長與短分別對癥結(jié)的影響統(tǒng)計

3.4 作業(yè)流程學習少

現(xiàn)場抽查20位員工檢驗掘錨機電氣知識的標準作業(yè)流程的學習達標率為85%，檢驗電工實操能力和水平，按學分少與學分多的員工分組排查，作業(yè)流程學習多對癥結(jié)的影響分別是419分和423分，極差為4分，學習少對癥結(jié)影響分別是112分和132分，極差為20分，對癥結(jié)影響較小，此項是非要因。

3.5 原理圖缺項

現(xiàn)場檢測掘錨機電控箱控制區(qū)域?qū)嶋H接線、配件數(shù)量，并與進口廠家提供的原理圖對比，實測的接線線號、配件數(shù)量與原理圖不符率分別為100%和91.67%，存在缺項問題。抽取原理圖缺項內(nèi)容驗證對癥結(jié)的影響程度，極差分別為1分、5分和3分、1分，對癥結(jié)影響較小，此項是非要因。

3.6 1 140 V電壓波動大

使用萬用表測量1 140 V電源與整機連接電源口的電壓值平均不合格率為36.67%，電壓波動值允許±5 V不符合標準值，將波動值分為2個層級1 140 V電壓進行波動干擾模擬試驗，并通過散布圖及相關系數(shù)判定分別為0.08和0.76，對癥結(jié)影響較小，此項是非要因，電壓波動大對泵接觸不吸合影響如圖3所示，電壓波動大對信息顯示錯誤影響如圖4所示。

圖3 電壓波動大對泵接觸不吸合影響

圖4 電壓波動大對信息顯示錯誤影響

3.7 箱內(nèi)濕度大

通過逆向反查法檢測已有癥結(jié)的電控箱內(nèi)濕度，檢測結(jié)果平均為46.93%，50.3%，篩選對比濕度大與濕度小對泵接觸不吸合時間長故障時間分別為409.32分和398.04分，對信息顯示錯誤故障影響為94.11和107.5分，極差較小，此項是非要因。

3.8 舊件鑒定標準低

現(xiàn)有舊件鑒定標準合格率為89.36%，與實際使用合格率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、過載繼電器F11、F211等20類舊件鑒定參數(shù)提升1個等級后，驗證標準低與高的合格率極差分別為17.02%和2.83%，對癥結(jié)的影響極差分別為49分和16分，對癥結(jié)影響較小，此項是非要因。

綜上，通過現(xiàn)場測量、現(xiàn)場檢測、現(xiàn)場調(diào)查與分析、反向驗證、模擬試驗等方式，最終確定了翻譯卡屏次數(shù)多和檢測手段少2項為主要原因。

針對主要原因制定對策并實施

針對要因從方案的有效性、實用性、安全性、實施工期和模擬試驗多維度，選定了顯示系統(tǒng)升級改造和研制主機測試儀2項措施。

4.1 對顯示系統(tǒng)升級改造降低翻譯卡屏次數(shù)

掘錨機所有電控系統(tǒng)操作需專用的翻譯顯示器轉(zhuǎn)換為中文，主機與遙控器通信為單向通信，制定智能系統(tǒng)改造方案后，將設備操作標準值編寫在系統(tǒng)中，應用鴻蒙數(shù)控系統(tǒng)替換中文顯示器。顯示參數(shù)與實際參數(shù)的試驗對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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)直接顯示在操作人員的遙控器上。通過改進，人員觀察參數(shù)耗時由45 min下降為3 min。該對策實施后，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 研制主機測試儀檢測主機

調(diào)查主機的基本功能，應用無交換作用的正交試驗法，選擇48 V的光電模塊類型、外殼尺寸為600 cm、8個電源顯示模塊、180條接線的關鍵參數(shù)，參數(shù)確定后配備組件組裝與連接。通過測試顯示主機的檢測準確率由45%提升92%，整機組裝效率提升25%、組裝合格率由79.88%提升至93.04%，經(jīng)過專家團隊評估，該對策安全可靠。

課題效果檢查及鞏固措施

（1）課題效果檢查

2023年7—10月，掘錨機電氣系統(tǒng)運行故障時間由平均1 057 min/月降至358.5 min/月<目標值360 min/月，泵接觸不吸合時長和信息顯示錯誤時長癥結(jié)占比由88.53%降至13.89%，課題目標完成。掘錨機電氣系統(tǒng)運行故障時間前后對比如圖6所示。

圖6 掘錨機電氣系統(tǒng)運行故障時間前后對比

在活動期間共節(jié)約資金48萬余元，有效控制了掘錨機電氣系統(tǒng)故障，提高了生產(chǎn)效率和設備出廠的使用性能、井下采煤作業(yè)安全、穩(wěn)定進行，降低了大修設備成本，減少觀察參數(shù)人員安全隱患、加強了車間的環(huán)境衛(wèi)生和環(huán)保。

（2）鞏固措施

將活動期間顯示系統(tǒng)改造參數(shù)及工藝優(yōu)化方案鞏固納入對應的管理辦法，編寫《掘錨機電控系統(tǒng)整機組裝質(zhì)量控制標準》，修訂《整機電控測試內(nèi)容》電氣系統(tǒng)測試參數(shù)，報技術部門審批備案，并下發(fā)實施。鞏固期調(diào)查顯示2023年11月至2024年2月份的掘錨機電氣系統(tǒng)運行故障時間仍保持在342.3 min/月<360 min/月，應用效果穩(wěn)定可靠。

結(jié) 語

掘錨機電氣系統(tǒng)隨著設備的檢修次數(shù)增加、井下生產(chǎn)面環(huán)境的變化，設備在井下運行出現(xiàn)了電氣系統(tǒng)運行故障時間長問題，為了抑制故障時間，QC小組通過反復分析、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間的提升措施，通過對顯示系統(tǒng)升級改造和研制主機測試儀等措施，將掘錨機電氣系統(tǒng)運行故障時間由1 057 min/月抑制在358.5 min/月，取得了一定的經(jīng)濟效益和社會效益，相對應的措施得到推廣，將電氣系統(tǒng)故障時間降到顧客滿意水平。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

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