煤仓储运系统的故障有三种:①煤仓电气设备子系统故障,即煤仓设备发生机械电气故障,及冻仓和堵仓;②仓前运输子系统发生故障,且煤仓容量已空;③仓后运输子系统发生故障,且煤仓容量已满。假设煤仓储运系统的煤仓设备、仓前运输子系统与仓后运输子系统寿命分布分别为L1(t)=1-e-K1t,L2(t)=1-e-K2t与L3(t)=1-e-K3t,各子系统故障后维修时间分布分别为M1(t)=1-e-L1t,M2(t)=1-e-L2t与M3(t)=1-e-L3t。另外,由于煤仓容量有限,借鉴系统容量有限的排队模型(M/M/1/N/]),并设煤仓满仓与空仓的概率分别为pV与p0,可得煤仓储运系统的故障②和③的发生率为K2(1-p0)和K3(1-pV)。建立煤仓储运系统的随机Petri网模型。
P1,P2,P3分别表示煤仓电气设备子系统、仓前运输子系统与仓后运输子系统处于正常工作的状态;P4,P5,P6分别表示煤仓电气设备子系统、仓前运输子系统与仓后运输子系统的维护人员处于空闲的状态;P7,P10,P14分别表示煤仓电气设备子系统、仓前运输子系统与仓后运输子系统处于故障待修的状态;P9,P13表示煤仓出现空仓和满仓的状态;P11,P15是煤仓储运系统出现故障②和③的状态;P8,P12,P16表示煤仓电气设备子系统、仓前运输子系统与仓后运输子系统处于被维护的状态。t1,t5,t10是各子系统出现故障;t4,t9表示煤仓出现空仓和满仓;t6,t11为出现故障②和③;t2,t7,t12表示各子系统开始进行维护;t3,t8,t13表示各子系统维护完毕。状态P1,P2,P3P4,P5,P6的容量都为1,系统存在状态如。由于各子系统在发生故障后,维护人员立即进行维护;所以表中的一些状态是瞬时状态,如表示情况就是煤仓电气设备子系统出现故障后,维修人员处于空闲状态,此刻系统立即会发生转移到状态。因此,可以将这些状态除去,它们是M1,M7,M8,M16,M17,M20,M23,M24。由此,该模型的随机Petri网的可达树。
从结果可以看出:(1)井筒提升系统相对可靠性较高,而煤仓电气设备系统与大巷运输系统可靠性相对薄弱。这说明采区外部运输条件好,受到其他子系统的影响小。(2)煤仓储运系统的可靠性还有提高的潜力,主要可以采用增加煤仓数量,提高煤仓机电设备可靠性等措施。(3)维护人员工作强度较低,可以采取减少维护人员来加以解决。
结论a.本文根据煤仓与其前后环节的关系,分析了煤仓储运系统出现故障的多种情况。b.建立的随机Petri网模型克服了其他模型不能反映系统动态特征的缺点,使人们对井下煤仓储运系统的运行状况有了新的了解。c.给出了煤仓储运系统的各种状态及其转换关系,为全面分析煤仓储运系统的可靠性提供了新的方法,为进一步分析矿井可靠性提供了依据。d.结合具体煤矿实例分析了模型及其算法的可行性,得出了改善煤仓储运系统的相关建议。