摘要：良好的现场机械设备维护保养管理，对拌和站现场混凝土的供应有着重要的影响，本文采用事故树状分析法对导致机械故障的原因进行科学的分析，得出了要在分析事故原因的基础上制定相应的防护措施，有利于延长机械设备使用寿命的结论。综上所述，无论是电机故障或其他设备故障，想要降低机械设备故障发生的几率，首先要确保提升机械设备运转的可靠性，平时要将对机械设备的排查管理记录在案，并进行及时处理，对维护机械设备正常运转、降低故障误工有积极的促进作用。对此，在接下来的文章中，将针对混凝土拌和站物料螺旋电机设备故障“事故树”定性方面展开详细分析，希望能给相关人士提供重要的参考价值。
关键词：混凝土；螺旋电机设备；故障分析
引言
通过实际调查发现，如果在某项目建设过程中，该项目的建设周期要求较短，再加上日常生产任务重的拌和站，对站内人员的日常管理和机械电气设备的保养尤为重要。人为原因、机械设备构件自然损坏或其他原因都会引起搅拌机的损坏，从而造成拌和站的暂时停产，进而影响拌和站的生产任务。水泥粉煤灰等粉料是混凝土不可或缺的原料。在拌和站的混凝土生产中，粉料的输送通常是散体罐装，通过螺旋输送机送入搅拌锅腔。若输送电机出现故障必然会影响混凝土的生产，可能影响拌和站往工地输送混凝土。本文在物料螺旋输送设备故障记录总结的基础上，运用“事故树”分析的方法，定性分析设备故障管理原因。
1.事故树分析方法的介绍
事故树分析法称故障树分析法（简称FTA），是安全系统工程的重要分析方法之一，是一种演绎的安全系统分析方法。事故树分析法是从要分析的特定事故或故障（顶上事故）开始，层层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因（底事故）为止。基本原因又称为基本事件，它们的数据是已知或做过相关统计、实验证明了的，因此采用事故树分析法既专业又高效。它能够对各种系统中存在的危险性进行有效的辨识和评价，能够对事故的直接原因进行分析，并且能够更好地揭示事故存在的潜在原因。采用事故树分析法对搅拌机故障进行分析，能够达到思路清晰、逻辑性强的效果，同时也对搅拌机保养维护后的总结有着积极的作用。本文以搅拌机螺旋机电机烧毁，造成一定程度的经济损失与运营影响为例，采用事故树分析法进行定性分析。
2.分析步骤
（1）确定顶上事件：搅拌机螺旋机电机烧毁。（2）分析顶上事件的各种原因：由于此类事件为设备故障，从管理方面、设备本身及环境3个方面加以分析。确定事件的原因往往采用因素分析法中的头脑风暴法，QC小组讨论，集思广益，层层分析事件的原因。通常搅拌系统常出现的故障包括拌合机异响、拌合机闷机跳闸、卸料门运行不畅，影响拌合机的工作效率。常见的处理方法包括及时检查保护罩是否出现松动状况、轴承是否存在问题；及时对传动皮带的张紧力进行调节，更换搅拌刀等；更换同型号的接近开关，检查卸料门周围有无堆积料，进行及时清理等。采用事故树分析法对本次案例进行分析，需要对事件进行编号，如下：电机烧毁的事件为T，发生于正在被烧的事件A1且保护器不动作A2共同作用为与门关系；线圈被烧断原因A1分为电机自身制造质量原因X1、线圈电流过大B1、线圈电压缺相运B2[1]，3个原因各自能引起电机烧毁为或门关系；保护器不动作A2有其自身寿命过长可靠性降低而失效的基本事件X5或者为在运行时不进行过载电流调节且过大的维护保养漏洞X7，2个原因为与门关系；线圈电流过大B1一方面由于安装质量差阻力大C1，还有一方面为下料口开度过大X4，其两者为与门关系；线圈缺相B2有继电器可靠性降低而损坏X5或者接线头松动C2；螺旋机空转运行阻力大C1有机械安装差X3与调试运行差X2有关；接线头松动C2其原因有接线不科学易松动X6与后来的维护保养有漏洞X7。结合上述原因关系分析电机烧毁事故树如图1所示。
根据事故树利用布尔代数法求其最小割集：
T=A1.A2=(X1+B1+B2).(X5+X7)=X5+X1X7+X2X3X4X7+X6X7,其中X1为电机自身质量，X2为安装调试缺陷，X3为机械安装差，X4为下料口的开度不良，X5为设备的可靠性降低，X6为线路安装水平低，X7为检查保养管理漏洞。所以该事故树的最小割集为{X5},{X1,X7},{X2,X3,X4,X5},{X6,
X7},由此我们可以得出基本风险因素重要程度排序为X5>X7>X1≥X6>X2≥X3≥X4。
根据事故树图由对偶法求得：
T1=X1’X2’X5’X6’+X1’X3’X5’X6’+X1’X4’X5’X6’+X5’X7’
所以该事故树的最小径集为：
{X1’,x2’,X5’,X6’},{X1’,X3’,X5’,X6’},{X1’,X4’,X5’,X6’},{X5’,X7’}由最小割集与最小径集比较可知，两集合数目相同，但径集较割集繁琐，分析较困难，且根据割集与径集的作用，选择割集对电机烧毁故障来分析。
图1 电机烧毁事故树图
3.螺旋式混凝土布料机的关键技术
螺旋式混凝土布料机是对放置在预制构件模具上的模台进行混凝土浇注，其性能的好坏直接影响预制构件的产品质量。该设备是PC工厂预制构件生产线的核心设备，主要由料斗装置、挡料平台、小车机构、大车机构、大车支架以及液压、电控系统组成.料斗装置的上部接收输料车运送的混凝土物料，下部的螺旋轴在电机的驱动下，通过螺旋运动来挤压混凝土，同时控制液压缸带动出料门的“开/合”，从而实现精准布料。挡料平台的主要作用是防止输料车在工作时污染布料机料斗和小车上的设备，且人员可以在平台上检修、清洗。小车机构、大车机构分别在两个垂直方向（X、Y向）运动，能保证自动布料机在模台各个位置布料。通过上位机读取预制构件的图纸数据（CAD、DXF格式），并编译成机器可识别代码，控制液压缸、电机等执行机构运行，从而实现自动化布料.螺旋式布料机的电气柜布置在大车的端侧，地面线缆通过大车架的拖链进入电气柜，电器柜的线缆通过拖链进入小车，再从小车的桥架进入中心料斗，最后与各个电气元件相连。这种布置方式的优点是：中心料斗显得更简洁、美观；电气柜在大车的端侧，不容易被输料车的混凝土污染。另外，液压站布置在小车的一侧，通过安装防护罩对液压装置进行防护[2]。
3.1螺旋式混凝土布料机的挡料平台
挡料平台的四周采用型材矩形管焊接作为骨架，保证具有一定的强度和刚度，表面铺设花纹钢板避免人员清洗时滑倒。同时，其中间设有方孔格栅板，一方面可以过滤混凝土中的异常物料，如大块石头、掉落的设备零部件；另一方面，也能防止清洗人员跌落到料斗中。目前，市场上现有的大多数螺旋式混凝土布料机挡料平台采用刚性连接，且缺少辅助落料装置，导致平台上方容易积料、堵料。由此，广东联城住工装备信息科技有限公司设计了一种新型的挡料平台：平台上的格栅板采用柔性结构连接于平台骨架上，并在左右两侧安装2台振动电机，有效解决了积料问题。
3.2中心料斗
中心料斗是布料机的主要功能部件，料斗的上部接收输料车运送的混凝土物料，料斗体则临时存放混凝土。为了防止混凝土凝固，在料斗中间安装搅拌机构。料斗下部的螺旋轴在电机的驱动下，通过螺旋运动来挤压混凝土，同时控制液压缸带动出料门的“开/合”，从而实现精准布料。由于螺旋运动是连续的，因此，利用变频电机的实时控制，实现精准布料。
3.3螺旋轴
在料斗宽度一定的条件下，布置的螺旋轴数量越多，布料的精度越高，且螺旋每转一圈，出料体积越小，越有利于自动、精准布料。国外标杆企业EBAWE的自动布料机采用10个螺旋轴[3]。经研究分析发现，国内的螺旋布料机大多采用8个螺旋轴，这主要是因为：国内无法绝对保证混凝土不含有体积大于50mm的块状物体，如果混凝土中夹杂有体积大于螺旋轴叶片空间的物体，螺旋轴就无法正常工作。
3.4出料门
出料门翻板的开启与闭合是通过控制液压缸的伸缩来实现的。而出料门的设计是根据四连杆原理，在料斗上选择合适的铰点位置，考虑到液压缸安装距的合理性（即安装距与液压缸行程相匹配），以及液压缸的作用力臂不能太小（容易出现死点），要保证出料门翻板开启的最大位置能超过螺旋叶片的最大高度。这样，当需要对螺旋轴进行维修或者需要更换螺旋轴时，只需要开启出料门翻板，就可以拔出或者插入螺旋轴，从而避免安装或拆卸螺旋轴时，需要拆卸整个出料门机构[4]。
3.5螺旋轴轴端密封装置
螺旋轴的一端伸入料斗内的混凝土中，另一端需要连接驱动电机，处于料斗外部。因此，密封装置是螺旋式布料机的关键部件。混凝土中含有大量大小不一、不规则的颗粒，对密封件的损伤很大。布料机很容易出现螺旋轴轴端漏浆、密封件需要经常更换的问题。针对上述问题，广东联城住工装备信息科技有限公司自主开发了一种新型密封装置，利用注脂泵向密封装置内注入一定压力的油脂，通过油脂压力来抵消料斗内部混凝土的渗透压力，并设计了两道密封结构：第一道为迷宫密封，通过迷宫初步隔离了颗粒较大的物体（大于0.5mm）；第二道密封最关键，利用单向阀原理，采用耐磨性能优异的材料制造成密封垫，通过对密封座外壳以及密封座内轴套的结构进行设计，以实现密封座的单向阀功能以及面密封功能[5]。
4.分析结果及防范思路
由割集的作用性质得出一些结论：电机的烧毁有以上四种组合的原因，电机发生烧毁最重要的原因为电机电路设备如保护器老化和接触器使用次数过长而引起的可靠性降低，其次平时的维护保养如对接线头定时检查是否良好与对保护器的过电保护设置也尤为重要，电机自身的质量与安装水平质量有原因，其他共同组合作用也能引起电机的烧毁。针对上面四种风险组合提出如下防范思路。
4.1定时更换陈旧或发生故障频率较高的搅拌机
因为搅拌机使用一定年限后会出现设备老化的现象，导致搅拌工作不顺畅。特别是旧的搅拌机一些零件部位经常出现问题，因此应在经济核算合适的情况下，对于关键运行部位进行定期的更换，做到定时检查和预防，在使用到一定阶段的时候对不合格的零件进行更换[6]。这是预防发生更大病害与损失最有效的手段之一。
4.2做好设备的维护保养
加强平时的设备维护保养管理，这对提高维护保养水平降低设备故障率有直接的作用。搅拌机作为一种使用频率和使用强度较高的机械，购买的费用是相当高的，一旦损坏也会产生大量修理费，因此在平常要注重对搅拌机设备的养护和管理。在养护管理中，要注重定期的检查和维护，工作人员要对一些细节问题进行有效的观察和处理，例如定时对接线头进行检查或螺旋机下料口根据实际情况进行清理，保障粉料下料速度的稳定。还有对减速箱是否漏油、漏灰以及观察窗是否漏灰进行了解，一旦出现问题要及时的更换轴端密封、密封垫，检查观察窗顶杆螺丝是否锁紧等，对轴承的运转状况进行仔细的检查和分析，确保设备故障的及时发现和有效处理[7]。
4.3对搅拌机进行进场验收
严格的搅拌机进场验收与后来重视搅拌机安装，使其质量有保障，可以减轻以后设备的维护保养。从源头上对搅拌机的质量进行把关，确保专业人员对搅拌机的安装状况进行检查，保证每一个关键部位的安装都符合实际机械运转的标准，确保搅拌机的质量达标。
4.4对相关操作人员加强培训
加强对搅拌机操作人员的培训和管理，要求工作人员按照正确的操作流程来使用搅拌机，并要求他们掌握有效的机械保养和维护方法。在搅拌机发生故障的原因中，不当的人为操作也是导致搅拌机出现故障的重要因素，因此加强对搅拌机操作工作人员的培训，提高他们操控搅拌机的技术水平，制定科学安全的搅拌机操作章程，要求操作人员按照章程对搅拌机进行操控、维护和管理，从而能够更好延长搅拌机的使用寿命，帮助施工单位降低机械成本。
结论
简而言之，文章在现有技术基础之上，对混凝土拌和站物料螺旋电机设备方面进行了分析研究，并针对现有产品存在的不足，提出了改进方法和结构的优化设计，为螺旋电机设备的开发提供理论基础和技术依据[8]。
参考文献
[1]张火箭,黄建.混凝土拌合站机械设备日常维护与故障诊断[J].科技与企业,2014,(16).
[2]孔智.混凝土搅拌站机械部分常见故障的排除与日常养护探讨[J].企业技术开发（下半月）,2015,(3).
[3]张宇.混凝土搅拌机液压传动系统的维护及常见故障[J].智能城市,2017,3(5).
[4]杨虹霞,孙有仙.事故树定性分析法在实际运用中存在的问题[J].中国安全生产科学技术,2011,(9):203-206.
[5]孙红，孙健，吴玉厚，等.大型智能PC构件自动化生产线简介［J］.混凝土与水泥制品，2015（3）：35-37.
[6]张泽平.数控混凝土布料机控制系统关键技术研究［D］.石家庄：石家庄铁道大学，2018.
[7]于明，任霞，刘兴刚，等.混凝土预制构件关键技术研究及成套装备开发［J］.科技创新导报，2015（30）：67-68.
[8]周磊，韦赵滨，石小虎，等.混凝土预制构件布料机设计研究［J］.建筑机械化，2018（11）：27-29.
论文作者:黄积林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/8
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