矿井提升机故障诊断方案设计

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摘要：提升机是矿井运输的重要设备之一，及早发现提升机运行中出现的故障，对确保矿井生产安全以及生产效率提升均具有促进意义。为了在对矿井提升机齿轮箱、电动机以及滚筒故障类型及特种分析基础上，对提升机故障诊断方案进行设计，具体结构包括有监控系统上位机、传感器、数据采集卡以及信号调理器等，并详对传感器在提升机中布置位置进行阐述。研究结果可以为提升机故障诊断提供一点参考。

关键词：矿井运输；提升机；故障分析；故障诊断；传感器

1故障类型分析

1.1齿轮箱故障分析

在提升机使用过程中齿轮箱故障是最常见故障类型，矿井提升机动力传输齿轮箱运行效率直接影响提升机正常使用。提升机齿轮箱常见故障类型有以下几种[7]：1）齿轮箱油温过高，该故障主要发生在润滑点位置，故障原因主要是由于润滑油供应不足造成。2）渗漏油，该故障主要发生在箱体结合面或者内齿圈。3）齿轮箱齿轮轴打断或者打滑；4）轴承故障，主要是轴承内温度异常或者内部滤芯中含有杂质；5）胶合，主要是由于齿轮接触表面金属出现熔焊，多是发生在撕落齿表面金属层；6）齿轮折断，故障主要表现为断口或者断齿，主要出现在高速运转的小齿轮上。7）齿轮箱发出异常噪音，具体异常造成产原因见图1。

1.2电动机故障

1）定子使用过程中产生异常电磁振动，主要原因有：底座与电机外壳间的连接处出现松动，从而造成电机产生共振；铁芯与定子线圈间出现松动；定子三相磁场发生相对转移造成不对称。2）气隙不均衡造成出现电磁振动，主要原因为动态、气态气隙不均衡。3）电机转子异常导致电磁振动。故障特点表现为：电磁振动频次随着电机负载增加呈增加趋势；转子异常会引起转子动态偏心或者电磁振动显现。4）转子运行不平衡到导致出现机械振动，具体故障特征为：1）电机转子径向振幅显著大于轴向振幅；转子振动幅值随着转速增加显著增大；3）频率和转速频率相等。

1.3滚筒故障分析

提升机滚筒结构包括有主轴、轴承以及卷筒等零部件，具体矿井常用的单筒缠绕式提升机主轴装配结构见图2。滚筒出现故障的类型主要为滚筒开裂或者开焊，具体原因主要由于滚筒外部壳体强度低。排查故障主要依靠现场作业人员人工观察发现。

2提升机故障诊断方案设计

2.1矿井提升机设备参数

矿井采用的提升机结构组成包括有电动机、天轮、减速器以及滚筒等，不同故障检测部位需要采用不同类型传感器进行监测。对于滚筒、电动机或者天轮等产生的振动类机械故障，可以采用振动传感器对故障进行监测及诊断；滚筒偏摆可以通过压力传感器以及位移传感器监测。文中以山西某矿主井采用的JKMD-2.8x4（3）E矿井提升机为研究对象，具体设备参数见表1。

2.2故障诊断方案

提升机故障诊断方案以传感器监测结果为基于构建，结构包括有监控上位机、信号调理器、数据采集卡以及检测传感器等构成，具体实现的功能包括有基本运行参数显示、同步数据采集及监测数据存储等，具体构建的提升机故障诊断系统方案见图3。在提升机内布置的监测传感器类型包括有温度传感器、线性传感器（位移传感器）、速度传感器、振动传感器、加速度传感器、位移传感器等类型。具体布置传感器安装位置要求为：将传感器布置与远离影响设备运行的环境中；尽可能要将传感器布置在离轴承相对较近的位置；选择布置在机器设备相对较为灵敏位置；布置在与故障点相近为主；布置传感器位置处应有足够刚度。根据矿井使用提升机情况，在提升机上布置的传感器位置见图4所示。在提升机上布置位移、压力、温度以及振动传感器数量分别为8个、8个、12个以及12个，其中1号~9号、14号、16号、17号、20号位置处均安装传感器类型为振动、温度传感器；在10号~13号位置处安装的传感器类型为压力以及温度传感器；在15号、18号、19号位置处安装的传感器类型为位移以及压力传感器；

3结束语

根据矿井采用的提升机常见故障类型、特征等进行分析，并对提升机的故障诊断系统进行详细设计。诊断系统结构组成包括有监控中心上位机、信号调节器、传感器以及数据采集卡等，具备数据采集、存储以及显示等功能。详细指出温度、压力、振动以及位移等传感器在故障诊断方案中的布置位置，及安装位置要求，通过布置传感器可以有效监控提升机故障发生位置及运行状态进行监控，及早发现故障并进行处理，确保提升机平稳运行。

参考文献

[1]靳继波.矿井提升机（主立井）预防超载的设计与应用[J].机电信息，2020（09）：83-84.

[2]王晏.矿井提升机常见故障及处理研究[J].石化技术，2020，27（02）：262-263.

[3]宿元彬.矿井提升机常见故障及处理探讨[J].能源与节能，2020（02）：91-92.

[4]张亮亮.煤矿提升机故障分析及诊断系统方案设计[J].能源与环保，2020，42（01）：137-140.

作者：耿立春 单位：阳泉煤业集团翼城堡子煤业有限公司