礦井提升機(jī)遠(yuǎn)程故障診斷方法研究

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1、礦井提升機(jī)遠(yuǎn)程故障診斷方法研究摘要：礦井提升機(jī)在煤礦生產(chǎn)屮擔(dān)任著重要的角色，是煤礦安全監(jiān)控的關(guān)鍵設(shè)備之一。建立完善的多礦井提升機(jī)集中狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，對保證煤礦安全生產(chǎn)具有重要的意義。本文以提升機(jī)機(jī)械傳動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)為主要研究對象，設(shè)計了礦區(qū)內(nèi)多個提升機(jī)的綜合遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)。利用企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)建立遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)提升機(jī)監(jiān)測方式存在的人力資源消耗大、遠(yuǎn)程專家無法及時協(xié)助診斷等問題，提高了礦井安全生產(chǎn)水平和管理效率。關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測故障診斷中圖分類號：TD53

2、4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-9082(2016)01-0004-01在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，煤礦企業(yè)為了使利益最大化而不斷的擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，這對煤礦機(jī)械設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性提出了更高的要求［1］。礦井提升機(jī)作為煤礦生產(chǎn)的重要運輸設(shè)備，是煤炭、殲石、物料、人員等進(jìn)岀礦井的載體，具有“煤礦咽喉”之稱，其安全高效的運行是礦工生命安全和煤礦安全牛?產(chǎn)的垂要保證［1］。受現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)水平、設(shè)備管理理念及現(xiàn)場操作等諸多因素的限制和影響，提升事故仍然是煤礦安全事故中發(fā)生次數(shù)較多的事故類型Z—［2］。因此

3、，提升機(jī)設(shè)備安全運行越來越受到重視，對其進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是十分必要的。、提升機(jī)故障機(jī)理分析礦井提升機(jī)系統(tǒng)主要由機(jī)械傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、拖動控制和自動保護(hù)系統(tǒng)、觀測和操作系統(tǒng)、外加輔助部分等組成［3］。本文主要以機(jī)械傳動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)為主要研究對象。提升機(jī)機(jī)械傳動系統(tǒng)屬于復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)，主耍由電動機(jī)、減速器、滾筒、天輪等組成。通過分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械各零部件的故障比例可知，轉(zhuǎn)子及其組件的故障比率最大，齒輪和軸承分別占60%和20%o轉(zhuǎn)子作為設(shè)備的核心部件，其工作狀態(tài)很大程度上決定了礦井提

4、升機(jī)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此直接監(jiān)測轉(zhuǎn)子獲得振動信號對于故障監(jiān)測更加直接冇效［4］。制動系統(tǒng)主耍包括制動器和傳動機(jī)構(gòu)，通過作用于制動盤上的制動力矩對制動力進(jìn)行調(diào)控，實現(xiàn)提升機(jī)的正常停車、工作制動和緊急制動。目前，大多數(shù)礦井提升機(jī)采用液壓盤式制動器作為機(jī)械制動裝置，其控制系統(tǒng)主要由電控裝置、液壓站和盤式制動器組成。每臺提升機(jī)根據(jù)其需求制動力的大小配置相應(yīng)數(shù)量的盤式制動器，一般成對使用。盤式制動器通過閘瓦沿軸向從兩側(cè)壓向制動盤而產(chǎn)生阻礙制動盤轉(zhuǎn)動的摩擦力矩，從而產(chǎn)生制動力，正常情況下制動器具有開閘和制動兩種狀

5、態(tài)。二、信號采集系統(tǒng)設(shè)計通過分析提升機(jī)制動系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的故障機(jī)理和故障特征，確足監(jiān)測信號的現(xiàn)場釆集方案，信號采集系統(tǒng)如圖1所示。針對提升機(jī)設(shè)備的制動系統(tǒng)和機(jī)械傳動系統(tǒng)不同的監(jiān)測參數(shù)選擇相應(yīng)的傳感器，傳感器采集信號經(jīng)過信號調(diào)理后轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號傳輸給數(shù)據(jù)采集卡，然后進(jìn)入上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的進(jìn)一步信號處理。考慮到現(xiàn)場監(jiān)測站要接入整個提升機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)中，必須具備網(wǎng)絡(luò)接口口.應(yīng)用程序具備數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓δ?，將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以一定的格式發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。圖1信號采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖三、狀態(tài)診斷方法研究Hilbe

6、rt-Huang變換方法是首先利用EMD方法把原始信號分解為多個相互獨立的本征模態(tài)函數(shù)分量的和，再將Hilbert變換應(yīng)用于各個IMF分量得到瞬時頻率和振幅，進(jìn)而求取信號的H訂bert譜和Hilbert邊際譜，得到振幅-頻率-時間的分布，反映出系統(tǒng)的狀態(tài)特性。為了使HHT方法更適用于工程實際中的信號分析，必須采取措施對HHT時頻分析方法進(jìn)行改進(jìn)，以保證信號的分解質(zhì)量和時頻分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。IIIIT存在的主要問題有模態(tài)混疊、端點效應(yīng)、虛假IMF分量等。對于模態(tài)混疊問題，本文采取對策的為進(jìn)行原始信號

7、的小波域閾值消噪，將噪音等異常事件剔除，降低模態(tài)混疊的可能性。實際工程中采集的信號不能保證為整周期信號，信號端點也不能保證為極值點，本文采用包絡(luò)極值延拓法對信號進(jìn)行延拓，方法如下：假設(shè)對連續(xù)信號x(t)進(jìn)行采樣，以時間間隔為，得到的離散信號X(t)具有M個極大值和N個極小值。向左分別延拓兩個極大值和極小值點，其位置(Tm,Tn)和函數(shù)值(U,V)表示為:對延拓后的極大值序列和極小值序列，仍然利用三次樣條曲線擬合，信號的上、下包絡(luò)線表示為：圖2D1F2右端分解效果対比圖為了進(jìn)一步研究信號延拓方法對端

8、點效應(yīng)的改善效果，將兩種信號延拓方法得到的分量端點曲線和Albert譜進(jìn)行對比。以IMF2分量右端為例，如圖2,可以看出基于包絡(luò)極值延拓的EMD方法比基于鏡像閉合延拓的EMD方法分解結(jié)果更接近理論曲線，即對端點效應(yīng)的抑制作用更為明顯,更能反映出原始信號的特征。結(jié)束語文章通過對礦井提升機(jī)的整體結(jié)構(gòu)和工作原理入手，分析了礦井提升機(jī)系統(tǒng)中的兩大故障機(jī)理。根據(jù)故障的位置和類型，建立了信號采集和傳輸系統(tǒng)，通過對所采信號的處理實現(xiàn)遠(yuǎn)程狀態(tài)診斷。為了使診斷結(jié)果更加準(zhǔn)確，提出了改進(jìn)的HHT方法，并