礦用提升機(jī)天輪常見(jiàn)故障現(xiàn)象分析與監(jiān)測(cè)方法研究

發(fā)布時(shí)間：

2024-03-13

來(lái)源：

王曉花

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)馬脊梁礦，山西大同 037027）

摘要：為更好的保障提升機(jī)天輪的安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文介紹了提升機(jī)天輪常見(jiàn)故障現(xiàn)象，分析了故障原因，提出了有效監(jiān)測(cè)提升機(jī)天輪運(yùn)行狀況的方法，通過(guò)實(shí)時(shí)采集提升機(jī)天輪的振動(dòng)信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行分析處理，有助于進(jìn)一步了解提升機(jī)天輪實(shí)際運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)提升機(jī)天輪故障隱患，更好的協(xié)助檢修人員及時(shí)高效的處理提升機(jī)天輪故障。

關(guān)鍵詞：提升機(jī)；天輪故障；原因；檢測(cè)方法中

0 引言

煤炭是我國(guó)不可缺少的重要能源之一，當(dāng)前我國(guó)煤炭大都是由礦井開(kāi)采而產(chǎn)出的。地下開(kāi)采的煤炭等資源需要通過(guò)提升設(shè)備運(yùn)輸?shù)降孛嬷瞎┤耸褂?，因此礦井提升機(jī)的性能對(duì)于礦井的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要意義。當(dāng)前常用的礦井提升機(jī)包括以下幾種：多繩纏繞、多繩摩擦以及單繩纏繞。由于提升機(jī)提升過(guò)程中需要承受較大的載荷，載荷主要通過(guò)天輪部分進(jìn)行傳遞。

天輪的結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)部分：軸承座、軸承、天輪輪體、整體天輪輪轂以及耐磨襯墊。天輪出現(xiàn)故障或者使用性能難以滿足實(shí)際需求，就會(huì)導(dǎo)致礦井提升設(shè)備難以滿足實(shí)際工作需求，嚴(yán)重的還會(huì)給工作人員的安全帶來(lái)威脅。當(dāng)前對(duì)于天輪的穩(wěn)定性提升以及故障處理主要集中在天輪的噪聲治理、天輪平移處理以及天輪的磨損處理 ^[1]。

天輪屬于重要零部件因此采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行性能的動(dòng)態(tài)分析：①監(jiān)測(cè)參數(shù)主要包括振動(dòng)的影響，但是研究大都通過(guò)鋼絲繩的振動(dòng)檢測(cè)進(jìn)行，并未有詳細(xì)研究天輪振動(dòng)的文獻(xiàn)；②檢測(cè)過(guò)程通常集中在軸承處，對(duì)于天輪的實(shí)際故障診斷意義不大； ③研究大都停留在單一的零部件，并未對(duì)天輪的整體進(jìn)行分析，對(duì)于整個(gè)設(shè)備的研究不充足。針對(duì)上述問(wèn)題，本文主要分析了天輪故障的監(jiān)測(cè)方式以及分析方法，使得礦井提升過(guò)程的安全性以及效率得到保障 ^[2]。

1 煤礦提升機(jī)天輪故障分析

筆者的思路是通過(guò)故障樹(shù)的方式進(jìn)行故障診斷，對(duì)于故障進(jìn)行分類分析，具體流程如下：確定頂事件、建立故障樹(shù)、簡(jiǎn)化故障樹(shù)以及定性分析。該方式的優(yōu)勢(shì)在于：①天輪可能出現(xiàn)的故障都被設(shè)置在故障系統(tǒng)之內(nèi)，各個(gè)故障之間都可以通過(guò)故障樹(shù)的形式進(jìn)行連接，因此通過(guò)故障系統(tǒng)的分類分析，可以對(duì)當(dāng)前天輪出現(xiàn)的故障進(jìn)行詳細(xì)的分析，得出故障的具體位置以及產(chǎn)生原因，根據(jù)結(jié)果制定適當(dāng)?shù)奶幚矸绞?；②采用故障?shù)形式，使得故障的表現(xiàn)形式更加的清晰，人們能夠通過(guò)圖紙準(zhǔn)確的找到故障地點(diǎn)和故障成因 ^[3]

本文分析的天輪主要應(yīng)用于多繩纏繞式礦井之中，包括完整的故障樹(shù)建立以及常見(jiàn)的故障分析。頂事件就是天輪出現(xiàn)故障；基本事件包括軸承故障、偏擺過(guò)大、噪聲過(guò)大以及天輪井架傾斜等；基本子事件包括鋼絲繩受力不均勻、變形、斷裂、外力沖擊、磨損、罐道偏移、安裝不正以及工藝缺陷等。具體的故障樹(shù)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

判定的方式，對(duì)于上述故障樹(shù)中的基本事件進(jìn)行重要度的判定；②使用布爾代數(shù)法，將故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，生成故障樹(shù)的最小割集；③依照最小割集，提出針對(duì)性的預(yù)防方式。

定性分析的主要目的是得出導(dǎo)致煤礦提升機(jī)天輪故障的最小割集 { 鋼絲繩受力不均勻 }、{ 變形 }、 { 斷裂 }、{ 軸瓦疲勞脫落 }、{ 磨損 }、{ 罐道偏移 }、 { 安裝不正 }。在故障分類明確的基礎(chǔ)上，得出 3 種故障特征：①軸承故障增加零部件間的摩擦，造成天輪噪聲過(guò)大；②井架安裝角度出現(xiàn)偏差；③天輪偏心使得擺動(dòng)角度過(guò)大.

2 煤礦提升機(jī)振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)

效獲得，在此基礎(chǔ)上對(duì)于收集的信號(hào)進(jìn)行處理，得出具體的振動(dòng)參數(shù)。

振動(dòng)監(jiān)測(cè)主要包括以下兩個(gè)部分：①設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件硬件，使得監(jiān)測(cè)體系成型；②對(duì)收集的信號(hào)制定適當(dāng)?shù)奶幚砹鞒獭?/span>

2.1 天輪運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建

使用 DH5922D 動(dòng)態(tài)測(cè)試信號(hào)分析儀進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)的獲取，該裝置主要特點(diǎn)包括：采用計(jì)算機(jī)、交換機(jī)擴(kuò)展使得信號(hào)的傳輸通道增加，能夠獲取多個(gè)動(dòng)態(tài)信息、采用千兆以太網(wǎng)通訊，使得樣本的采集速度達(dá)到256 kHz/通道、整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)同時(shí)具有自檢功能以及 TEDS 功能、測(cè)量信號(hào)包括電流、溫度以及電荷等等。該設(shè)備的具體工作原理如圖 2 所示。

該裝置的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)主要包括 : 能夠配置溫度、電流、電荷等多個(gè)調(diào)理器；采用 220 V AC 電

壓進(jìn)行供電；通訊接口為 USB3. 0 接口；模數(shù)轉(zhuǎn)換器選用單通道獨(dú)立 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換器；32 通道同時(shí)進(jìn)行采樣使得采樣速度達(dá)到 256 kHz/ 通道。

使用激光位移傳感器以及三通的加速度傳感器，以便天輪的實(shí)時(shí)狀態(tài)得到有效的監(jiān)測(cè)，具體安裝示意如圖 3 所示。其中激光位移傳感器供電電壓為 24 V。

選定提升機(jī)速度為 0.3 m/s 的情況進(jìn)行分析，使用 DHDAS 分析系統(tǒng)，得出具體的振動(dòng)信號(hào)如下圖 4 所示。

圖 4 天輪振動(dòng)信號(hào)

使用該方式將上圖采集信號(hào)機(jī)型處理，高頻段包含較多的噪聲因此濾去，只提取低頻段信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波后的天輪振動(dòng)信號(hào)具體如圖 6 所示。根據(jù)圖

6 結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)于信號(hào)中的噪聲去除結(jié)果較好。

3 結(jié)論

使用故障樹(shù)的方式進(jìn)行天輪的故障診斷，頂事件就是天輪出現(xiàn)故障；基本事件包括軸承故障、偏擺過(guò)大、噪聲過(guò)大以及天輪井架傾斜等；基本子事件包括鋼絲繩受力不均勻、變形、斷裂、外力沖擊、磨損、罐道偏移、安裝不正以及工藝缺陷等。得出 3 種故障特征 : ①軸承故障增加零部件間的摩擦，造成天輪噪聲過(guò)大；②井架安裝角度出現(xiàn)偏差；

③天輪偏心使得擺動(dòng)角度過(guò)大。

根據(jù)上圖不難發(fā)現(xiàn)，采集的振動(dòng)信號(hào)之中存在很多干擾，使得數(shù)據(jù)存在一定的誤差，因此要先對(duì)信號(hào)進(jìn)行去噪，使用小波閾值的方式，先對(duì)干擾進(jìn)行去除。去除后的信號(hào)可以通過(guò)一定的處理方式得到所需的信息，包括天輪加速度的峰度、偏度、峰峰值、均方根值、標(biāo)準(zhǔn)差、平均值、最小值以及最大值等等。依照上述信息可以進(jìn)行故障分析。