礦井提升機故障診斷方案設計

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摘要：提升機是礦井運輸?shù)闹匾O備之一，及早發(fā)現(xiàn)提升機運行中出現(xiàn)的故障，對確保礦井生產安全以及生產效率提升均具有促進意義。為了在對礦井提升機齒輪箱、電動機以及滾筒故障類型及特種分析基礎上，對提升機故障診斷方案進行設計，具體結構包括有監(jiān)控系統(tǒng)上位機、傳感器、數(shù)據(jù)采集卡以及信號調理器等，并詳對傳感器在提升機中布置位置進行闡述。研究結果可以為提升機故障診斷提供一點參考。

關鍵詞：礦井運輸；提升機；故障分析；故障診斷；傳感器

1故障類型分析

1.1齒輪箱故障分析

在提升機使用過程中齒輪箱故障是最常見故障類型，礦井提升機動力傳輸齒輪箱運行效率直接影響提升機正常使用。提升機齒輪箱常見故障類型有以下幾種[7]：1）齒輪箱油溫過高，該故障主要發(fā)生在潤滑點位置，故障原因主要是由于潤滑油供應不足造成。2）滲漏油，該故障主要發(fā)生在箱體結合面或者內齒圈。3）齒輪箱齒輪軸打斷或者打滑；4）軸承故障，主要是軸承內溫度異?；蛘邇炔繛V芯中含有雜質；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)在高速運轉的小齒輪上。7）齒輪箱發(fā)出異常噪音，具體異常造成產原因見圖1。

1.2電動機故障

1）定子使用過程中產生異常電磁振動，主要原因有：底座與電機外殼間的連接處出現(xiàn)松動，從而造成電機產生共振；鐵芯與定子線圈間出現(xiàn)松動；定子三相磁場發(fā)生相對轉移造成不對稱。2）氣隙不均衡造成出現(xiàn)電磁振動，主要原因為動態(tài)、氣態(tài)氣隙不均衡。3）電機轉子異常導致電磁振動。故障特點表現(xiàn)為：電磁振動頻次隨著電機負載增加呈增加趨勢；轉子異常會引起轉子動態(tài)偏心或者電磁振動顯現(xiàn)。4）轉子運行不平衡到導致出現(xiàn)機械振動，具體故障特征為：1）電機轉子徑向振幅顯著大于軸向振幅；轉子振動幅值隨著轉速增加顯著增大；3）頻率和轉速頻率相等。

1.3滾筒故障分析

提升機滾筒結構包括有主軸、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主軸裝配結構見圖2。滾筒出現(xiàn)故障的類型主要為滾筒開裂或者開焊，具體原因主要由于滾筒外部殼體強度低。排查故障主要依靠現(xiàn)場作業(yè)人員人工觀察發(fā)現(xiàn)。

2提升機故障診斷方案設計

2.1礦井提升機設備參數(shù)

礦井采用的提升機結構組成包括有電動機、天輪、減速器以及滾筒等，不同故障檢測部位需要采用不同類型傳感器進行監(jiān)測。對于滾筒、電動機或者天輪等產生的振動類機械故障，可以采用振動傳感器對故障進行監(jiān)測及診斷；滾筒偏擺可以通過壓力傳感器以及位移傳感器監(jiān)測。文中以山西某礦主井采用的JKMD-2.8x4（3）E礦井提升機為研究對象，具體設備參數(shù)見表1。

2.2故障診斷方案

提升機故障診斷方案以傳感器監(jiān)測結果為基于構建，結構包括有監(jiān)控上位機、信號調理器、數(shù)據(jù)采集卡以及檢測傳感器等構成，具體實現(xiàn)的功能包括有基本運行參數(shù)顯示、同步數(shù)據(jù)采集及監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲等，具體構建的提升機故障診斷系統(tǒng)方案見圖3。在提升機內布置的監(jiān)測傳感器類型包括有溫度傳感器、線性傳感器（位移傳感器）、速度傳感器、振動傳感器、加速度傳感器、位移傳感器等類型。具體布置傳感器安裝位置要求為：將傳感器布置與遠離影響設備運行的環(huán)境中；盡可能要將傳感器布置在離軸承相對較近的位置；選擇布置在機器設備相對較為靈敏位置；布置在與故障點相近為主；布置傳感器位置處應有足夠剛度。根據(jù)礦井使用提升機情況，在提升機上布置的傳感器位置見圖4所示。在提升機上布置位移、壓力、溫度以及振動傳感器數(shù)量分別為8個、8個、12個以及12個，其中1號~9號、14號、16號、17號、20號位置處均安裝傳感器類型為振動、溫度傳感器；在10號~13號位置處安裝的傳感器類型為壓力以及溫度傳感器；在15號、18號、19號位置處安裝的傳感器類型為位移以及壓力傳感器；

3結束語

根據(jù)礦井采用的提升機常見故障類型、特征等進行分析，并對提升機的故障診斷系統(tǒng)進行詳細設計。診斷系統(tǒng)結構組成包括有監(jiān)控中心上位機、信號調節(jié)器、傳感器以及數(shù)據(jù)采集卡等，具備數(shù)據(jù)采集、存儲以及顯示等功能。詳細指出溫度、壓力、振動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，通過布置傳感器可以有效監(jiān)控提升機故障發(fā)生位置及運行狀態(tài)進行監(jiān)控，及早發(fā)現(xiàn)故障并進行處理，確保提升機平穩(wěn)運行。

參考文獻

[1]靳繼波.礦井提升機（主立井）預防超載的設計與應用[J].機電信息，2020（09）：83-84.

[2]王晏.礦井提升機常見故障及處理研究[J].石化技術，2020，27（02）：262-263.

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

[4]張亮亮.煤礦提升機故障分析及診斷系統(tǒng)方案設計[J].能源與環(huán)保，2020，42（01）：137-140.

作者：耿立春 單位：陽泉煤業(yè)集團翼城堡子煤業(yè)有限公司