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摘要：提升機是礦井運輸的重要設備之一，及早發現提升機運行中出現的故障，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，具體結構包括有監控系統上位機、傳感器、數據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常或者內部濾芯中含有雜質；5）膠合，主要是由于齒輪接觸表面金屬出現熔焊，多是發生在撕落齒表面金屬層；6）齒輪折斷，故障主要表現為斷口或者斷齒，主要出現在高速運轉的小齒輪上。7）齒輪箱發出異常噪音，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松動，從而造成電機產生共振；鐵芯與定子線圈間出現松動；定子三相磁場發生相對轉移造成不對稱。2）氣隙不均衡造成出現電磁振動，主要原因為動態、氣態氣隙不均衡。3）電機轉子異常導致電磁振動。故障特點表現為：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偏心或者電磁振動顯現。4）轉子運行不平衡到導致出現機械振動，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場作業人員人工觀察發現。
2提升機故障診斷方案設計
2.1礦井提升機設備參數
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測結果為基于構建，結構包括有監控上位機、信號調理器、數據采集卡以及檢測傳感器等構成，具體實現的功能包括有基本運行參數顯示、同步數據采集及監測數據存儲等，具體構建的提升機故障診斷系統方案見圖3。在提升機內布置的監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進行詳細設計。診斷系統結構組成包括有監控中心上位機、信號調節器、傳感器以及數據采集卡等，具備數據采集、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控提升機故障發生位置及運行狀態進行監控，及早發現故障并進行處理，確保提升機平穩運行。
參考文獻
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[4]張亮亮.煤礦提升機故障分析及診斷系統方案設計[J].能源與環保，2020，42（01）：137-140.
作者：耿立春 單位：陽泉煤業集團翼城堡子煤業有限公司