礦井提升機(jī)故障診斷方案設(shè)計(jì)

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摘要：提升機(jī)是礦井運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備之一，及早發(fā)現(xiàn)提升機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，對(duì)確保礦井生產(chǎn)安全以及生產(chǎn)效率提升均具有促進(jìn)意義。為了在對(duì)礦井提升機(jī)齒輪箱、電動(dòng)機(jī)以及滾筒故障類(lèi)型及特種分析基礎(chǔ)上，對(duì)提升機(jī)故障診斷方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體結(jié)構(gòu)包括有監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)、傳感器、數(shù)據(jù)采集卡以及信號(hào)調(diào)理器等，并詳對(duì)傳感器在提升機(jī)中布置位置進(jìn)行闡述。研究結(jié)果可以為提升機(jī)故障診斷提供一點(diǎn)參考。

關(guān)鍵詞：礦井運(yùn)輸；提升機(jī)；故障分析；故障診斷；傳感器

1故障類(lèi)型分析

1.1齒輪箱故障分析

在提升機(jī)使用過(guò)程中齒輪箱故障是最常見(jiàn)故障類(lèi)型，礦井提升機(jī)動(dòng)力傳輸齒輪箱運(yùn)行效率直接影響提升機(jī)正常使用。提升機(jī)齒輪箱常見(jiàn)故障類(lèi)型有以下幾種[7]：1）齒輪箱油溫過(guò)高，該故障主要發(fā)生在潤(rùn)滑點(diǎn)位置，故障原因主要是由于潤(rùn)滑油供應(yīng)不足造成。2）滲漏油，該故障主要發(fā)生在箱體結(jié)合面或者內(nèi)齒圈。3）齒輪箱齒輪軸打斷或者打滑；4）軸承故障，主要是軸承內(nèi)溫度異?；蛘邇?nèi)部濾芯中含有雜質(zhì)；5）膠合，主要是由于齒輪接觸表面金屬出現(xiàn)熔焊，多是發(fā)生在撕落齒表面金屬層；6）齒輪折斷，故障主要表現(xiàn)為斷口或者斷齒，主要出現(xiàn)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的小齒輪上。7）齒輪箱發(fā)出異常噪音，具體異常造成產(chǎn)原因見(jiàn)圖1。

1.2電動(dòng)機(jī)故障

1）定子使用過(guò)程中產(chǎn)生異常電磁振動(dòng)，主要原因有：底座與電機(jī)外殼間的連接處出現(xiàn)松動(dòng)，從而造成電機(jī)產(chǎn)生共振；鐵芯與定子線圈間出現(xiàn)松動(dòng)；定子三相磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)移造成不對(duì)稱(chēng)。2）氣隙不均衡造成出現(xiàn)電磁振動(dòng)，主要原因?yàn)閯?dòng)態(tài)、氣態(tài)氣隙不均衡。3）電機(jī)轉(zhuǎn)子異常導(dǎo)致電磁振動(dòng)。故障特點(diǎn)表現(xiàn)為：電磁振動(dòng)頻次隨著電機(jī)負(fù)載增加呈增加趨勢(shì)；轉(zhuǎn)子異常會(huì)引起轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)偏心或者電磁振動(dòng)顯現(xiàn)。4）轉(zhuǎn)子運(yùn)行不平衡到導(dǎo)致出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)，具體故障特征為：1）電機(jī)轉(zhuǎn)子徑向振幅顯著大于軸向振幅；轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅值隨著轉(zhuǎn)速增加顯著增大；3）頻率和轉(zhuǎn)速頻率相等。

1.3滾筒故障分析

提升機(jī)滾筒結(jié)構(gòu)包括有主軸、軸承以及卷筒等零部件，具體礦井常用的單筒纏繞式提升機(jī)主軸裝配結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。滾筒出現(xiàn)故障的類(lèi)型主要為滾筒開(kāi)裂或者開(kāi)焊，具體原因主要由于滾筒外部殼體強(qiáng)度低。排查故障主要依靠現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員人工觀察發(fā)現(xiàn)。

2提升機(jī)故障診斷方案設(shè)計(jì)

2.1礦井提升機(jī)設(shè)備參數(shù)

礦井采用的提升機(jī)結(jié)構(gòu)組成包括有電動(dòng)機(jī)、天輪、減速器以及滾筒等，不同故障檢測(cè)部位需要采用不同類(lèi)型傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于滾筒、電動(dòng)機(jī)或者天輪等產(chǎn)生的振動(dòng)類(lèi)機(jī)械故障，可以采用振動(dòng)傳感器對(duì)故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)及診斷；滾筒偏擺可以通過(guò)壓力傳感器以及位移傳感器監(jiān)測(cè)。文中以山西某礦主井采用的JKMD-2.8x4（3）E礦井提升機(jī)為研究對(duì)象，具體設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1。

2.2故障診斷方案

提升機(jī)故障診斷方案以傳感器監(jiān)測(cè)結(jié)果為基于構(gòu)建，結(jié)構(gòu)包括有監(jiān)控上位機(jī)、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡以及檢測(cè)傳感器等構(gòu)成，具體實(shí)現(xiàn)的功能包括有基本運(yùn)行參數(shù)顯示、同步數(shù)據(jù)采集及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等，具體構(gòu)建的提升機(jī)故障診斷系統(tǒng)方案見(jiàn)圖3。在提升機(jī)內(nèi)布置的監(jiān)測(cè)傳感器類(lèi)型包括有溫度傳感器、線性傳感器（位移傳感器）、速度傳感器、振動(dòng)傳感器、加速度傳感器、位移傳感器等類(lèi)型。具體布置傳感器安裝位置要求為：將傳感器布置與遠(yuǎn)離影響設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境中；盡可能要將傳感器布置在離軸承相對(duì)較近的位置；選擇布置在機(jī)器設(shè)備相對(duì)較為靈敏位置；布置在與故障點(diǎn)相近為主；布置傳感器位置處應(yīng)有足夠剛度。根據(jù)礦井使用提升機(jī)情況，在提升機(jī)上布置的傳感器位置見(jiàn)圖4所示。在提升機(jī)上布置位移、壓力、溫度以及振動(dòng)傳感器數(shù)量分別為8個(gè)、8個(gè)、12個(gè)以及12個(gè)，其中1號(hào)~9號(hào)、14號(hào)、16號(hào)、17號(hào)、20號(hào)位置處均安裝傳感器類(lèi)型為振動(dòng)、溫度傳感器；在10號(hào)~13號(hào)位置處安裝的傳感器類(lèi)型為壓力以及溫度傳感器；在15號(hào)、18號(hào)、19號(hào)位置處安裝的傳感器類(lèi)型為位移以及壓力傳感器；

3結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)礦井采用的提升機(jī)常見(jiàn)故障類(lèi)型、特征等進(jìn)行分析，并對(duì)提升機(jī)的故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成包括有監(jiān)控中心上位機(jī)、信號(hào)調(diào)節(jié)器、傳感器以及數(shù)據(jù)采集卡等，具備數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)以及顯示等功能。詳細(xì)指出溫度、壓力、振動(dòng)以及位移等傳感器在故障診斷方案中的布置位置，及安裝位置要求，通過(guò)布置傳感器可以有效監(jiān)控提升機(jī)故障發(fā)生位置及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，及早發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行處理，確保提升機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]靳繼波.礦井提升機(jī)（主立井）預(yù)防超載的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2020（09）：83-84.

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[3]宿元彬.礦井提升機(jī)常見(jiàn)故障及處理探討[J].能源與節(jié)能，2020（02）：91-92.

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作者：耿立春 單位：陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)翼城堡子煤業(yè)有限公司