矿山机电设备故障诊断分析与研究_商芷萱.pdf
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1、矿山机电设备故障诊断分析与研究商芷萱(华北科技学院应急装备学院,河北廊坊065201)摘要:本文主要围绕矿山机电设备故障诊断展开分析,对故障原因、类型和诊断方法等进行说明,提出诊断方法。关键词:矿山;机电设备;故障诊断中图分类号:F4063;TD607文献标识码:B文章编号:10080155(2023)02004603目前,煤矿是我国重要的资源开采地之一,煤矿拥有大量设备,这些设备都与生产工艺紧密联系。我国大部分煤矿仍采取人工定时巡视、靠经验和主观意识判断设备工作状态的方法。巡检工作对工人来说任务繁重,且其主观意识存在偏差,不能够完全准确地判断设备的故障情况。需要根据故障类型选取合适的诊断方法
2、,确保设备能够正常工作。1 设备故障的产生原因11 机械零件损坏及配合关系发生变化分析故障发生位置,发现原因是零件存在损伤、零件之间固有的配合关系发生了改变,导致机电设备无法正常运转1。零件损坏指现有的尺寸、形状与原来的设计存在偏差,而偏差反映了机器在使用中受到多种因素影响。部件损坏一般由意外伤害和老化引起,这也与日常维护不到位有关。12 设备超负荷运转装置设备都有设计输出参数限制,当实际输出参数超过了设计限制值,就会使机器工作状态异常,进而导致功能失效,出现故障。当设备出现超载造成的故障时,应通过调整工艺参数、增加设备承载力、进行及时维修等手段解决。13 机械工作能力损耗随着时间的推移,机械
3、工作能力的损耗速度会加快。机械在长期使用后,会在内、外因素影响下出现损失2。造成该情况的原因有四方面:一是机械零件的间隙增加,刚度降低;二是主要零件出现磨损及老化;三是摩擦系数增加、载荷增加和磨损等因素带来影响,导致发热量增加;四是主要连接副和零件出现磨损、变形。2 设备常见典型故障21 齿轮齿面磨损两渐开线齿廓在齿轮啮合传动过程中出现相对滑动,当受到负载时,齿面上的灰尘和硬屑粒会导致齿面磨损3。严重磨损时,会导致齿面渐开线的齿形变形,增加齿侧间隙,造成碰撞、噪音,甚至出现断裂。在开式齿轮中,尤其在粉尘较多的情况下,齿轮的齿面磨损最为常见。通过对齿轮振动信号的采集、对振动信号的频域分析,可以对
4、齿轮齿面磨损状况进行诊断。齿轮的频谱图含有大量信息,不同类型齿轮具有不同的振动特点,会在振动信号频谱中有所表现。倒频谱技术可以区分边频谱中的周期成分,可以研究齿间的啮合频率和边频特性4。22 轴承内圈点蚀滚动轴承运行时,滚动体和内圈经常发生摩擦,产生了很大的摩擦应力。长期使用后,疲劳应力会导致零件表面出现疲劳裂纹,并进一步发展为点蚀故障。点蚀会影响轴承精度,表面的点蚀形状是多个鱼鳞形的小凹坑,具有较光滑的边缘。在判断内圈的点蚀故障时,可以对振动信号进行分析,进而得出结论。振动信号的时域信号往往杂乱无章,无法准确反映出故障特点,需要将其转换成频域信号后再识别。内圈出现点蚀故障时,会产生一定频率的
5、冲击振动,该振动与剥落个数相关。冲击振动会对轴承的振动信号造成一定影响,在频域上会出现显著的波峰,波峰的大小会随着波形的变化而变化。所以,在内圈的点蚀识别中,可以根据故障频率的某个幅度设定警报阈值,进而在轴承运行期间连续取样。如果故障频数超过警报阈值,则可以认为是内圈点蚀故障。23 轴承外圈点蚀受到离心力的作用,滚动体与轴承外圈往往具有更大的相对速度,二者之间产生较大的摩擦,会增加滚动体与外圈之间的接触力,进而增加磨损的可能性。在此过程中,可以利用振动信号识别和诊断外圈的点蚀故障。外圈和内圈的点蚀由同一类型的疲劳破坏引起,但故障频率不同。外圈出现点蚀故障时,会出现一64DOI:10.13487
6、/ki.imce.023178定频率的冲击振动。冲击振动会对轴承的振动信号造成一定影响,在频域上会出现显著的波峰,波峰的大小会随着波形的变化而变化。所以,对外圈的点蚀可以根据正常情况下的故障频率设定报警阈值,进而在轴承运行时继续取样,如果故障频数超过警报阈值,则可以认为是外圈的点蚀故障。24 轴系转子不对中转子不对中故障是连接的转子轴不共线引起的故障,主要类型有三种,即平行不对中、角不对中、混合不对中,如图 1 所示。不对中故障主要在轴承和连接处发生,可以根据轴向运动轨迹和频谱曲线确定相应的故障类型。在不对中故障的情况下,在振动信号频域的 2 倍频率处会有显著的尖峰,转速和不对中量的增大都会导
7、致不对中力增大。因而,对转子振动谱进行观察,可以准确把握故障类型。出现角不对中故障时,会发生转子的轴向振动;平行不对中故障,会发生径向振动,轴心轨道呈香蕉形或 8 字形,时域波形与正弦相似,是由 1 2 倍频叠加而成的 M 型波形。速度提高时,2 倍频幅度比 1 倍频幅度大,可以根据特性比对进行故障分类。图 1转子不对中类型3 设备故障诊断31 人工诊断人工诊断主要通过人工方式判断故障类型,该方法存在许多问题,仅适用于诊断一般的设备故障,可靠性和专业性不高。32 历史记录诊断在矿山机电设备的故障诊断中,历史记录诊断方法可以根据故障的历史数据提高故障诊断的效率和准确度。在故障诊断时,利用历史数据
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