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矿用提升机天轮常见故障现象分析与监测方法研究


 

王晓花

(晋能控股煤业集团马脊梁矿,山西 大同 037027)

摘要:为更好的保障提升机天轮的安全稳定运行,本文介绍了提升机天轮常见故障现象,分析了故障原因,提出了有效监测提升机天轮运行状况的方法,通过实时采集提升机天轮的振动信号,并对该信号进行分析处理,有助于进一步了解提升机天轮实际运行情况,及时发现提升机天轮故障隐患,更好的协助检修人员及时高效的处理提升机天轮故障。

关键词:提升机;天轮故障;原因;检测方法中

0 引言

煤炭是我国不可缺少的重要能源之一,当前我国煤炭大都是由矿井开采而产出的。地下开采的煤炭等资源需要通过提升设备运输到地面之上供人使用,因此矿井提升机的性能对于矿井的正常运转具有重要意义。当前常用的矿井提升机包括以下几种:多绳缠绕、多绳摩擦以及单绳缠绕。由于提升机提升过程中需要承受较大的载荷,载荷主要通过天轮部分进行传递。

天轮的结构主要包括以下几个部分:轴承座、轴承、天轮轮体、整体天轮轮毂以及耐磨衬垫。天轮出现故障或者使用性能难以满足实际需求,就会导致矿井提升设备难以满足实际工作需求,严重的还会给工作人员的安全带来威胁。当前对于天轮的稳定性提升以及故障处理主要集中在天轮的噪声治理、天轮平移处理以及天轮的磨损处理 [1]

天轮属于重要零部件因此采用实时监测的方式进行性能的动态分析:①监测参数主要包括振动的影响,但是研究大都通过钢丝绳的振动检测进行,并未有详细研究天轮振动的文献;②检测过程通常集中在轴承处,对于天轮的实际故障诊断意义不大; ③研究大都停留在单一的零部件,并未对天轮的整体进行分析,对于整个设备的研究不充足。针对上述问题,本文主要分析了天轮故障的监测方式以及分析方法,使得矿井提升过程的安全性以及效率得到保障 [2]

1 煤矿提升机天轮故障分析

笔者的思路是通过故障树的方式进行故障诊断,对于故障进行分类分析,具体流程如下:确定顶事件、建立故障树、简化故障树以及定性分析。该方式的优势在于:①天轮可能出现的故障都被设置在故障系统之内,各个故障之间都可以通过故障树的形式进行连接,因此通过故障系统的分类分析,可以对当前天轮出现的故障进行详细的分析,得出故障的具体位置以及产生原因,根据结果制定适当的处理方式;②采用故障树形式,使得故障的表现形式更加的清晰,人们能够通过图纸准确的找到故障地点和故障成因 [3]

本文分析的天轮主要应用于多绳缠绕式矿井之中,包括完整的故障树建立以及常见的故障分析。顶事件就是天轮出现故障;基本事件包括轴承故障、偏摆过大、噪声过大以及天轮井架倾斜等;基本子事件包括钢丝绳受力不均匀、变形、断裂、外力冲击、磨损、罐道偏移、安装不正以及工艺缺陷等。具体的故障树结构如图 1 所示。

 

判定的方式,对于上述故障树中的基本事件进行重要度的判定;②使用布尔代数法,将故障树的结构进行改进,生成故障树的最小割集;③依照最小割集,提出针对性的预防方式。

定性分析的主要目的是得出导致煤矿提升机天轮故障的最小割集 { 钢丝绳受力不均匀 }{ 变形 }{ 断裂 }{ 轴瓦疲劳脱落 }{ 磨损 }{ 罐道偏移 }{ 安装不正 }。在故障分类明确的基础上,得出 3 种故障特征:①轴承故障增加零部件间的摩擦,造成天轮噪声过大;②井架安装角度出现偏差;③天轮偏心使得摆动角度过大.

2 煤矿提升机振动信号监测

效获得,在此基础上对于收集的信号进行处理,得出具体的振动参数。

振动监测主要包括以下两个部分:①设计检测系统的软件硬件,使得监测体系成型;②对收集的信号制定适当的处理流程。

2.1 天轮运行监测系统的构建

使用 DH5922D 动态测试信号分析仪进行振动信号的获取,该装置主要特点包括:采用计算机、交换机扩展使得信号的传输通道增加,能够获取多个动态信息、采用千兆以太网通讯,使得样本的采集速度达到256 kHz/通道、整个监测系统运行稳定,抗干扰能力强、系统同时具有自检功能以及 TEDS 功能、测量信号包括电流、温度以及电荷等等。该设备的具体工作原理如图 2 所示。

该装置的相关技术指标主要包括 : 能够配置温度、电流、电荷等多个调理器;采用 220 V AC

压进行供电;通讯接口为 USB3. 0 接口;模数转换器选用单通道独立 24 A/D 转换器;32 通道同时进行采样使得采样速度达到 256 kHz/ 通道。

使用激光位移传感器以及三通的加速度传感器,以便天轮的实时状态得到有效的监测,具体安装示意如图 3 所示。其中激光位移传感器供电电压为 24 V

 

选定提升机速度为 0.3 m/s 的情况进行分析,使用 DHDAS 分析系统,得出具体的振动信号如下图 4 所示。

 

 

4 天轮振动信号

使用该方式将上图采集信号机型处理,高频段包含较多的噪声因此滤去,只提取低频段信号,经过滤波后的天轮振动信号具体如图 6 所示。根据图

6 结果不难发现,对于信号中的噪声去除结果较好。

3 结论

  1. 使用故障树的方式进行天轮的故障诊断,顶事件就是天轮出现故障;基本事件包括轴承故障、偏摆过大、噪声过大以及天轮井架倾斜等;基本子事件包括钢丝绳受力不均匀、变形、断裂、外力冲击、磨损、罐道偏移、安装不正以及工艺缺陷等。得出 3 种故障特征 : ①轴承故障增加零部件间的摩擦,造成天轮噪声过大;②井架安装角度出现偏差;

③天轮偏心使得摆动角度过大。

根据上图不难发现,采集的振动信号之中存在很多干扰,使得数据存在一定的误差,因此要先对信号进行去噪,使用小波阈值的方式,先对干扰进行去除。去除后的信号可以通过一定的处理方式得到所需的信息,包括天轮加速度的峰度、偏度、峰峰值、均方根值、标准差、平均值、最小值以及最大值等等。依照上述信息可以进行故障分析。

  1. 对于振动信号的监测方式进行了分析,为了顺利监测天轮的运行状态,建立完整的系统,设置配套的软件硬件

参考文献:

  1. 原斌 . 多绳摩擦式提升机天轮装置异响问题研究机

械管理开发,2021,36(09):33-35.

  1. 赵光辉,刘同欣,李玉辉,等 . 矿井提升机辐板式天轮装置设计研究 [J]. 煤矿机械,2021,42(08):80-

82.

  1. 李良先 . 多绳摩擦式提升机天轮轴瓦结构改进研究

[J]. 能源与环保,2020,42(05):71-73.

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