煤矿提升机天轮故障及监测浅述

煤矿提升机天轮故障及监测浅述

刘宝安

开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司 河北唐山 063000

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

引言：由于矿井的深度不断增加，人员升降井、设备的输送以及废料的运输都需要升降机来完成，所以升降机在矿井中的作用不言而喻。目前我国使用的提升机主要分多绳和单绳等三种模式。提升机中最重要的部件是负责动力和载荷传递的天轮。要保证提升机的稳定运行首先要保障天轮设备的运行稳定性，这就需要我们对天轮设备的隐患提前发现，提早处理，于是对于提升机天轮设备的状态监测就显得尤为重要。本文对目前的监测系统提出了一些改进建议，力争为后续人员研究类似问题提供一定的思路。

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本文针对多绳缠绕的天轮进行了分析研究，首先针对监测系统建立故障树及预设常见的故障类型，针对不同的故障在数据库内提前设置不同的处理方法，便于维保人员进行故障判断和故障处理；本文研究的故障树主要包括：顶事件、基本事件和基本子事件三大类；研究过程主要分为以下三种：1）重要度的判定：主要是利用结构重要度的方法，对故障树中的基本事件进行判定[1]；2）最小割集的建立：通过布尔代数法对故障树的结构进行改进；常见的最小割集主要有、{安装不正}{钢丝绳受力不均匀}、{变形}、{罐道偏移}、{断裂}、{磨损}、{轴瓦疲劳脱落}。3）改进措施：通过故障树的不同割集，采用的故障处理措施；在实践中，通过上述分析步骤我们可以得出以下三种故障特征：1）天轮噪声超标的主要原因是由于轴承故障导致零部件之间的摩擦过大；2）因施工过程中未按标准规范施工或受限于施工人员责任心和技术水平，导致井架的安装角度与图纸设计不符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

为了得到更加精确的天轮振动数据，本文提供的思路是在提升机的天轮按照其运行的三个方向，分别加装速度性振动传感器，通过由江苏江阴有限公司生产的振动监测二次表对振动信号进行采集，通过4-20MA信号传输到PLC或者单片机对振动信号进行分析，在上位机中对这三个信号分别做趋势显示，通过对趋势曲线的分析，判断天轮在运行过程中的振动数据是否在要求范围内，同时对信号做报警判断，当信号超过预设值时，及时进行报警提示，提醒运行人员和运维人员及时进行处理。

2.1天轮运行监测系统的构建

为了更好的对天轮振动信号进行监测，我们使用的设备为DH5922D动态测试信号分析仪；使用该分析仪的优势是采样速率高（每通道可高达到256000HZ）、良好的稳定性和优越的抗干扰能力；此分析仪采用了标准的计算机机箱结构，方便后续硬件的扩展，具有良好的兼容性；通过增加不同的信号采集模块，可以实现实现电流、温度、电荷等信号的测量[2]。采用了TCP/IP以太网通讯方式，可以与其它分析仪进行通讯，实现多通道信号的采集、分析和测试，具有强大的扩展能力；选定提升机速度为0.3m/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1所示。

图1天轮振动信号

2.2信号处理

根据上图不难发现，采集的振动信号之中存在着很多干扰，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[3]。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。该方式的去噪具体过程如图2所示。

图2基于小波阈值的天轮振动信号去噪过程

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3所示[4]。根据图3结果不难发现，对于信号中的噪声去除结果较好。

图3滤波后的天轮振动信号

结语：本文首先采用了故障树的方式对煤矿提升机天轮故障进行分类分析，准确的确定了天轮故障中的顶事件、基本事件以及基本子事件。针对这些故障改进了原有的监测手段和监测方法，提升了提升机天轮故障监测的及时性、有效性，通过多重举措，优化监测方法保障提升机运行系统的稳定、高效。

参考文献：

[1]王晓花.矿用提升机天轮常见故障现象分析与监测方法研究[J].中国石油和化工标准与质量,2022,42(05):57-59.

[2]姜雪,王超,王绍芝,王文波,刘小龙.煤矿主井提升机滚筒与天轮故障监测系统[J].煤矿机械,2020,41(09):174-176.

[3]王栋.提升机天轮轴承机械故障诊断分析[J].能源与节能,2018(07):12-13+15.

[4]李健.煤矿提升机轴承故障诊断方法研究[J].电子世界,2012(15):14-15.