輪胎全壽命管理系統(tǒng)在煤礦安全管理中的應(yīng)用

宋子光，張鐵毅，王躍旭(神華北電勝利能源有限公司設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)

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輪胎全壽命管理系統(tǒng)在煤礦安全管理中的應(yīng)用

宋子光，張鐵毅，王躍旭
(神華北電勝利能源有限公司設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)

本文對輪胎全壽命管理系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用做出研究，針對現(xiàn)有國產(chǎn)輪胎技術(shù)水平的限制，將巨型輪胎安全管理中存在的問題進(jìn)行分析；為解決問題提出最佳的解決方案；通過對輪胎現(xiàn)場使用情況的統(tǒng)計(jì)分析，與輪胎全壽命管理系統(tǒng)對輪胎使用過程中動態(tài)溫度、壓強(qiáng)、運(yùn)行速度、路面情況、卡車超載等實(shí)時(shí)監(jiān)測的功能進(jìn)行系統(tǒng)分析對比，得出最佳的輪胎管理方案。輪胎全壽命管理系統(tǒng)的使用不但能有效提高輪胎的使用壽命、降低燃油損耗，對行車安全更是意義非凡，經(jīng)過一年的試用神華北電勝利能源露天礦山未發(fā)生爆胎事故。

自卸卡車；系統(tǒng)；全壽命；輪胎；煤礦安全

神華北電勝利露天煤礦現(xiàn)有220t自卸卡車50臺(830E卡車28臺，MT4400卡車22臺)，在車57寸輪胎252條，其中進(jìn)口輪胎：米其林72條，普利司通94條。國產(chǎn)輪胎：陸安44條，火炬42條。前輪，全部為進(jìn)口輪胎，目前運(yùn)行小時(shí)數(shù)均在3000h以內(nèi)；后輪，國產(chǎn)輪胎占后輪總數(shù)約60%；后輪，進(jìn)口輪胎占40%，老齡化嚴(yán)重，運(yùn)行小時(shí)數(shù)在6000～15000h。未來后輪將逐步以國產(chǎn)輪胎為主。

進(jìn)口輪胎的平均使用壽命為8000～10000h，國產(chǎn)輪胎約為1900h。2013年，57寸輪胎共報(bào)廢129條，其中進(jìn)口89條，國產(chǎn)40條。進(jìn)口輪胎報(bào)廢主要原因是熱剝離，占報(bào)廢總數(shù)的70%；國產(chǎn)輪胎報(bào)廢主要原因同樣也為熱剝離，占報(bào)廢總數(shù)90%；國產(chǎn)輪胎(火炬、三角)升溫問題嚴(yán)重，在夏季生產(chǎn)期造成大面積車輛停駛，嚴(yán)重影響卡車出動率。

1 巨胎現(xiàn)場管理存在的主要問題

1)缺乏有效手段管理輪胎壓力、溫度、路況、運(yùn)距等。

2)輪胎使用壽命較低。

3)盲目生產(chǎn)存在較大的安全隱患。

4)輪胎維護(hù)人員工作量大，條件艱苦。

5)與國外輪胎數(shù)字化管理水平存在巨大差距。

2 影響輪胎壽命的主要因素

1)輪胎胎溫過高。礦用卡車在炎熱的夏季進(jìn)行工作時(shí)，由于輪胎的冷熱交替出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，很容易導(dǎo)致輪胎發(fā)生變形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，抗拉能力將會降低，輪胎在礦山行駛的時(shí)候不斷地積聚能量，而大量的能量不能很快的被釋放，于是氣壓便會隨著能量的增高而逐漸增高，因此會導(dǎo)致輪胎過薄的部位發(fā)生爆炸。

2)輪胎氣壓異常。輪胎的氣壓出現(xiàn)異常會導(dǎo)致輪胎局部磨損、駕駛員駕駛卡車的舒適性能與操控性能下降、燃油損耗增加等一系列問題。當(dāng)輪胎的氣壓達(dá)不到輪胎廠家要求的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，輪胎的側(cè)壁就會出現(xiàn)彎曲，輪胎內(nèi)部被折斷，甚至?xí)l(fā)生爆裂。如果輪胎的氣壓超過輪胎廠家要求的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，如果卡車長時(shí)間高溫運(yùn)行便會導(dǎo)致輪胎爆炸，對人身生命安全造成直接的影響。

3)道路環(huán)境不好。輪胎的壽命也會受到道路狀況的影響，比如凹凸不平或者路面上有尖銳的煤炭或者石頭?？ㄜ囋谛旭傔^程中，路面上尖銳的煤炭或石頭就會與輪胎發(fā)生摩擦，如果摩擦嚴(yán)重便會導(dǎo)致輪胎漏氣出現(xiàn)輪胎爆胎的現(xiàn)象。

4)運(yùn)行超速。輪胎出廠時(shí)都會限定輪胎的時(shí)速，如果卡車運(yùn)行速度超過這個(gè)極限值，輪胎的溫度便會急劇升高，氣溫升高就會加速輪胎橡膠的老化速度，這是輪胎便會出現(xiàn)剝離或者爆胎的現(xiàn)象。

5)卡車超載運(yùn)行。卡車超載對輪胎造成的傷害也是很大的，由于在露天煤礦工作的卡車由于道路環(huán)境差、運(yùn)距遠(yuǎn)、夏季氣溫高等劣勢，如果卡車超載運(yùn)行就會加大輪胎爆胎事故的發(fā)生。

3 輪胎全壽命檢測系統(tǒng)介紹

3.1 輪胎全壽命檢測系統(tǒng)簡介

露天礦卡車輪胎實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是目前國際露天礦山開采行業(yè)唯一普遍使用的輪胎監(jiān)控管理系統(tǒng)。其工作原理見圖1。

系統(tǒng)主要由數(shù)字化管理模式、系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)管理軟件幾大部分構(gòu)成。數(shù)字化管理模式可實(shí)現(xiàn)輪胎識別，單胎報(bào)警，車隊(duì)分組，數(shù)據(jù)傳輸，遠(yuǎn)程監(jiān)控，多礦區(qū)管理等功能。

圖1 輪胎實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)管理軟件的客戶端軟件主要功能：數(shù)據(jù)記錄、收集、查看和統(tǒng)計(jì)傳感器ID和輪胎位置設(shè)置溫度和壓力報(bào)警值設(shè)置遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分享及監(jiān)控。

3.2 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

1)適用神華北電露天礦現(xiàn)有輪胎廠家各種規(guī)格工程輪胎。

2)內(nèi)置傳感器，每3秒同時(shí)發(fā)出溫度、壓力數(shù)據(jù)。

3)輪胎傳感器可重復(fù)使用。

4)提供GPS地理信息及速度、運(yùn)距信息。

5)可靠性已經(jīng)過廣泛驗(yàn)證，可適應(yīng)露天礦山運(yùn)輸環(huán)境。

4 系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用功能

1)輪胎氣壓不達(dá)標(biāo)報(bào)警。在系統(tǒng)監(jiān)測到輪胎內(nèi)部氣壓沒有達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的最低值時(shí)，在駕駛室內(nèi)部的顯示器將采用中、英文兩種報(bào)警方式來提醒車輛操作人員，在調(diào)度室的控制軟件中將以圖形及數(shù)字，顯示輪胎氣壓不達(dá)標(biāo)，并且系統(tǒng)會用急促音及突出顏色提示注意，并將報(bào)警數(shù)據(jù)儲存于系統(tǒng)中以備查看。將報(bào)警數(shù)據(jù)自動生成分析報(bào)告。

2)輪胎氣壓超標(biāo)報(bào)警。在系統(tǒng)監(jiān)測到輪胎內(nèi)部氣壓超過系統(tǒng)設(shè)定的最高值時(shí)，在駕駛室內(nèi)部的顯示器將采用中、英文兩種報(bào)警方式來提醒車輛操作人員，在調(diào)度室的控制軟件中將以圖形及數(shù)字，顯示輪胎氣壓超標(biāo)，并且系統(tǒng)會用急促音及突出顏色提示注意，并將報(bào)警數(shù)據(jù)儲存于系統(tǒng)中以備查看。

3)輪胎溫度超標(biāo)報(bào)警。在系統(tǒng)監(jiān)測到輪胎溫度高于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，在駕駛室內(nèi)部的顯示器將采用中、英文兩種報(bào)警方式來提醒車輛操作人員，在調(diào)度室的控制軟件中將以圖形及數(shù)字，顯示輪胎氣壓超標(biāo)，并且系統(tǒng)會用急促音及突出顏色提示注意，并將報(bào)警數(shù)據(jù)儲存于系統(tǒng)中以備查看。

4)輪胎漏氣報(bào)警。在系統(tǒng)監(jiān)測到輪胎內(nèi)部氣壓快速降低時(shí)，在駕駛室內(nèi)部的顯示器將采用中、英文兩種報(bào)警方式來提醒車輛操作人員，在調(diào)度室的控制軟件中將以圖形及數(shù)字，顯示輪胎氣壓超標(biāo)，并且系統(tǒng)會用急促音及突出顏色提示注意，并將報(bào)警數(shù)據(jù)儲存于系統(tǒng)中以備查看。

5)系統(tǒng)工作狀態(tài)自身檢測。系統(tǒng)工作時(shí)會檢測自身的工作狀態(tài)(包括傳感器、GPS)，如系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)自身工作異常將在駕駛室內(nèi)部顯示器上給出提示信息。

6)車輛運(yùn)行速度及運(yùn)距檢測。當(dāng)車輛停止或者運(yùn)行在礦區(qū)時(shí)系統(tǒng)將車輛的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度及運(yùn)距信息傳送到調(diào)度室顯示屏幕上，對于超速車輛給予報(bào)警提示，并按照用戶需求提供運(yùn)距統(tǒng)計(jì)信息。

7)GPS衛(wèi)星定位功能。安裝輪胎實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)后，無論車輛位于什么位置，調(diào)度室人員都可以對車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，找到車輛的準(zhǔn)確位置,精確記錄車輛輪胎的報(bào)警路段。

5 監(jiān)測系統(tǒng)在煤礦智能化管理中的作用

卡車輪胎胎壓不足，輪胎會出現(xiàn)不正常磨損與輪胎內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損傷，不平路面也會導(dǎo)致輪胎的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變形等現(xiàn)象，增加了爆胎發(fā)生的幾率。如果輪胎的胎壓高于標(biāo)準(zhǔn)要求，這時(shí)輪胎的抓地能力將會降低，剎車性能降低。輪胎實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)能夠提升卡車運(yùn)行的安全性，對輪胎具有實(shí)時(shí)監(jiān)測作用，提高車輛安全駕駛的性能。輪胎實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)在智能化礦山本質(zhì)安全文化建設(shè)中體現(xiàn)出如下優(yōu)勢。

1)預(yù)防事故發(fā)生。輪胎實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)于主動安全設(shè)備的一種，它能夠在輪胎出現(xiàn)危險(xiǎn)征兆時(shí)及時(shí)報(bào)警，提醒車輛操作人員采取相應(yīng)的防護(hù)措施，來避免嚴(yán)重事故的發(fā)生。

2)輪胎實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)能夠使監(jiān)控人員在監(jiān)控室內(nèi)就能了解礦山所有設(shè)備的輪胎實(shí)時(shí)工作情況。

3)輪胎具備標(biāo)準(zhǔn)的壓強(qiáng)可降低卡車的燃油損耗，據(jù)調(diào)查顯示正確對輪胎充氣,能節(jié)省燃油8%～30%，能夠延長輪胎的使用壽命10%～30%，降低公司的燃油、輪胎的采購成本；并能提高車輛的行駛平穩(wěn)性能，延長整車及零件的使用壽命。

4)露天煤礦中輪胎的使用量很大，安裝輪胎實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)可以減少輪胎磨損，延長輪胎的使用壽命，緩解輪胎危機(jī)，2013年全年報(bào)廢輪胎129條，2014年1月至今8個(gè)半月報(bào)廢輪胎32條，較去年同期相比下降3/4左右，大幅度降低了公司輪胎采購成本；通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)與輪胎全壽命管理系統(tǒng)軟件分析得出如下對比(表1)。

比表格可以看出國產(chǎn)輪胎報(bào)廢平均小時(shí)數(shù)由2013年的1957h升到2014年的3072h通過輪胎全壽命管理系統(tǒng)的協(xié)助管理使輪胎報(bào)廢平均小時(shí)數(shù)上升1/3。

5)礦使用的輪胎多數(shù)是大型輪胎，設(shè)備所承受的載荷較大，如果剎車片與剎車盤在行駛的過程中出現(xiàn)貼合現(xiàn)象，在粘合一面的輪胎溫度便會急劇上升，這面的胎溫度就會高于其它位置輪胎溫度，通過此方法來判別剎車系統(tǒng)是否存在故障。

表1 神華北電勝利露天煤礦2013年與2014年輪胎使用情況對比表

6)車輛輪胎內(nèi)氣壓超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，輪胎與地面的緩沖性能就會降低，從而增加車輛懸掛系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，輪胎氣壓長期超出輪胎廠家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)對發(fā)動機(jī)底盤以及車輛的懸掛系統(tǒng)都將造成很大的傷害；如果輪胎氣壓時(shí)高時(shí)低，還容易造成剎車跑偏，車輛的懸掛系統(tǒng)將會加劇磨損，降低懸掛的壽命。

7)輪胎全壽命監(jiān)測系統(tǒng)能夠時(shí)時(shí)刻刻的監(jiān)視輪胎工作現(xiàn)狀，對卡車運(yùn)行速度、運(yùn)距、溫度、壓強(qiáng)等實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可以有效的提高行車安全，預(yù)防輪胎爆胎。

8)提高行車安全性。據(jù)調(diào)查顯示有90%以上的車輛沒有執(zhí)行車輛生產(chǎn)廠家的規(guī)定對輪胎進(jìn)行充氣，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要因素，是維修人員與車輛駕駛?cè)藛T對輪胎在車輛安全駕駛中的重要地位的意識淡薄。再有我們維修輪胎所使用的機(jī)械表本身就存在著很大的誤差。如果輪胎得不到正確氣壓，就會產(chǎn)生重大安全隱患，并且將會提高車輛的油耗、輪胎的使用壽命降低、整車的使用壽命將會被縮短、在車輛維修成本方面將會增加。輪胎全壽命監(jiān)測系統(tǒng)具備精確的數(shù)字控制模塊，受外界的影響比較小，帶上系統(tǒng)專為礦用設(shè)備量身定做，因此能夠有效的提高行車的安全性能。

[1] 蘇楚奇，張晴．輪胎壓力監(jiān)測技術(shù)[J].北京汽車，2005(1):23-25.

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多貝瑪亞貨物運(yùn)送系統(tǒng)公司可提供用途廣泛的物料運(yùn)輸系統(tǒng)

物料輸送是企業(yè)生產(chǎn)過程中必不可少的環(huán)節(jié)，把物料從A點(diǎn)運(yùn)輸?shù)紹點(diǎn)只是整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)鏈中很小的一部分。然而對于傳統(tǒng)的傳送技術(shù)，這部分卻面臨著重大挑戰(zhàn)。由于惡劣的地形或是現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施和其他障礙使得現(xiàn)場道路不暢都可能影響物料運(yùn)輸。另外，運(yùn)輸系統(tǒng)對周圍環(huán)境的影響也越來越受重視，尤其是在環(huán)境敏感地區(qū)或居住區(qū)附近。在上述背景下，克服傳統(tǒng)運(yùn)送技術(shù)弊病的方案勢在必行。

多貝瑪亞貨物運(yùn)送系統(tǒng)公司可以為各種形式的顆粒式物料和單元式物料運(yùn)送提供多種可靠的物料運(yùn)送系統(tǒng)解決方案。該系統(tǒng)尤其適用于復(fù)雜地形，以及跨越各種障礙。多貝瑪亞貨物運(yùn)送系統(tǒng)公司是多貝瑪亞集團(tuán)全資子公司。多貝瑪亞公司是索道工程領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者和先鋒，已在全球88個(gè)國家超過14,500條客運(yùn)及物料運(yùn)輸系統(tǒng)。多貝瑪亞集團(tuán)始于1892年的奧地利家族企業(yè)，其在索道工程領(lǐng)域始終擁有著出眾的業(yè)績。來自全球各地的用戶通過多貝瑪亞解決顆粒式物料及單元式物料的運(yùn)送問題。而且在集團(tuán)內(nèi)部，多貝瑪亞貨物運(yùn)送系統(tǒng)公司也始終專注于解決物料運(yùn)送問題。

多貝瑪亞可提供一站式服務(wù)：從計(jì)劃，設(shè)計(jì)，生產(chǎn)到設(shè)備的安裝、運(yùn)行和售后服務(wù)，消除客戶后顧之憂。多貝瑪亞與客戶從始至終保持密切聯(lián)系以使運(yùn)送系統(tǒng)與自然或現(xiàn)有或建設(shè)中的設(shè)施完美結(jié)合。多貝瑪亞的生產(chǎn)車間使用尖端的制造技術(shù)，并致力于取得頂級的產(chǎn)品質(zhì)量及安全標(biāo)準(zhǔn)。高水準(zhǔn)的技術(shù)專家可以保證現(xiàn)場安裝過程高效快速，并且將環(huán)境和客戶日常工作的影響降到最低。設(shè)備移交后，遍布全球的多貝瑪亞服務(wù)網(wǎng)絡(luò)將為您提供可靠的售后技術(shù)支持。

多貝瑪亞物料運(yùn)輸技術(shù)可以提供多種形式的索道系統(tǒng)。索道系統(tǒng)能夠輕松的跨越山谷，穿越障礙，運(yùn)送物料安全可靠。索道運(yùn)送系統(tǒng)可以充分利用地形地勢，而多種不同類型的索道選擇也可以保證其可以完美應(yīng)對各種復(fù)雜問題。另外，索道系統(tǒng)可以同時(shí)運(yùn)送不同類型的物料。其甚至可以將貨運(yùn)和客運(yùn)二者相結(jié)合。還能夠在不同的地點(diǎn)進(jìn)行裝卸且同時(shí)進(jìn)行雙向運(yùn)輸。通過索道系統(tǒng)，運(yùn)量可以達(dá)到500t/h或者實(shí)現(xiàn)單邊重載。對于架空系統(tǒng)，索道有著占地面積小，環(huán)境影響小的特點(diǎn)。

RopeCon?是多貝瑪亞公司運(yùn)輸散裝物料的一種創(chuàng)新理念。其融合了傳統(tǒng)索道與傳送帶技術(shù)的兩方優(yōu)點(diǎn)。這一系統(tǒng)帶有波紋側(cè)板的平皮帶。皮帶固定在等間距的輪軸上，拖載物料運(yùn)行。設(shè)備上的軸用來支持皮帶并有與兩端的承載索相連的滾動小輪。承載索位于地面以上，通過支架固定。這一技術(shù)使得RopeCon?能夠輕易跨越道路、山谷、河流和建筑等障礙物。RopeCon?設(shè)備的運(yùn)量可達(dá)25,000t/h，而其非地面設(shè)備的特點(diǎn)也使其對地面要求及影響降至更低。

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多貝瑪亞運(yùn)輸系統(tǒng)穿過河流

多貝瑪亞運(yùn)輸系統(tǒng)越過高山

The application of tire life-cycle management system in safety management of coal mine

SONG Zi-guang，ZHANG Tie-yi，WANG Yue-xu

(Shenhua Nortel Victory Energy Co.，Ltd.，Equipment Maintenance Center，Inner Mongolia Autonomous Region，Xilinhaote 026000，China)

In this paper，the application of tire life-cycle management system in coal mine，make research on the limitation of existing domestic tire technology level，the safety management of giant tires in the analysis of existing problems；The best solution to solve the problems；Through the statistical analysis of tire site usage，and tire life-cycle management system of tire in the process of using dynamic temperature，pressure，speed，road conditions，such as trucks overloaded function of real-time monitoring system analysis comparison，it is concluded that the best tyre management solution.The use of tire life-cycle management system not only can effectively improve the service life of tires，to reduce the fuel consumption，is more significant on the traffic safety，after a year of trial shenhua energy nortel victory in open-pit mine not blowout accident.

dump truck；system；life cycle；tire；coal mine safety

2015-05-10

宋子光(1964-)，男，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，高級工程師，碩士，神華北電勝利能源有限公司設(shè)備維修中心經(jīng)理。

王躍旭(1986-)，男，蒙族，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士生，攻讀吉林大學(xué)(長春)工程機(jī)械，主要從事人工智能方面的研究工作。E-mail：693649928@qq.com。

TP29

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1004-4051(2015)09-0156-03