薛 雪

（南京師范大學(xué)中北學(xué)院，江蘇 南京 210000）

機(jī)械設(shè)備故障診斷是礦山開采前的重要準(zhǔn)備工作，其診斷結(jié)果的準(zhǔn)確和錯(cuò)誤將直接關(guān)系到礦山開采的效率和質(zhì)量，所以機(jī)械設(shè)備的故障診斷方法應(yīng)用越來越被人們重視和關(guān)注。由于礦山開采環(huán)境較差，并且使用的機(jī)械設(shè)備一般都是大型的，一旦在開采中發(fā)生設(shè)備故障，不僅會(huì)降低機(jī)械設(shè)備的使用壽命，還會(huì)引發(fā)安全事故，將會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過綜合對(duì)比和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)譜分析對(duì)比分析故障診斷法進(jìn)行深入研究，將其應(yīng)用到礦山開采綜合機(jī)械設(shè)備故障診斷中，為施工人員的人身安全提供保障，同時(shí)也促進(jìn)礦山開采高效進(jìn)行，具有重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 礦山開采綜合機(jī)械設(shè)備的故障診斷方法研究

由于礦山開采綜合機(jī)械設(shè)備自身結(jié)構(gòu)和運(yùn)行過程比較復(fù)雜，屬于大型機(jī)電設(shè)備，并且作業(yè)環(huán)境比較惡劣，所以其運(yùn)行特征參數(shù)和實(shí)際作業(yè)狀態(tài)并不能完全一致，給設(shè)備故障診斷帶來了很大的難度[1]。

根據(jù)礦山開采綜合機(jī)械設(shè)備的復(fù)雜程度，以及累積的故障診斷操作經(jīng)驗(yàn)，目前對(duì)礦山開采綜合機(jī)械設(shè)備的故障診斷常用的方法有譜分析對(duì)比分析故障診斷法、機(jī)械設(shè)備故障樹診斷法、模糊數(shù)學(xué)模型診斷法、智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法以及貝葉斯分析診斷法，其中譜分析對(duì)比分析診斷法相對(duì)其他方法具有易操作、成本低、精度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)，所以此次對(duì)譜分析對(duì)比分析故障診斷法進(jìn)行深入研究，并結(jié)合具體事例進(jìn)行說明。

譜分析對(duì)比分析故障診斷法是通過計(jì)算機(jī)采集礦山開采綜合機(jī)械設(shè)備各個(gè)部位的運(yùn)行振動(dòng)頻率，然后運(yùn)用頻譜分析儀將采集的到運(yùn)行振動(dòng)頻率繪制成振動(dòng)頻譜圖，然后將其與計(jì)算機(jī)中標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備振動(dòng)頻譜圖進(jìn)行對(duì)比，在設(shè)備故障診斷過程中，通過對(duì)比兩幅圖的譜峰、譜谷以及頻率變化趨勢(shì)，分析出機(jī)械設(shè)備的幅值變化和頻率分布，并參照計(jì)算機(jī)中機(jī)械設(shè)備頻譜數(shù)據(jù)庫(kù)診斷出機(jī)械設(shè)備是否運(yùn)行正常，如果出現(xiàn)異常，該方法還能診斷出礦山開采綜合機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的原因和部位[2]。

比如礦山開采綜合機(jī)械設(shè)備中一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件因安裝誤差、部件之間的間隙過大、零件質(zhì)量不均等誤差導(dǎo)致的故障，該部件的正?，F(xiàn)象是由轉(zhuǎn)移按一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生離心力，離心力會(huì)帶動(dòng)設(shè)備轉(zhuǎn)體產(chǎn)生簡(jiǎn)諧振動(dòng)，在頻譜分析儀上表征的振動(dòng)頻率為f，如果出現(xiàn)以上故障，頻譜分析儀上表征的振動(dòng)頻率為2f，并且振動(dòng)頻率異常的轉(zhuǎn)動(dòng)部位其振動(dòng)幅值也會(huì)發(fā)生變化；又比如礦山開采綜合機(jī)械設(shè)備的軸承出現(xiàn)油膜渦動(dòng)故障，在頻譜分析儀上常常出現(xiàn)新的頻率成分。譜分析對(duì)比分析故障診斷法根據(jù)設(shè)備運(yùn)行振動(dòng)的頻率把故障分為分頻故障、同頻故障和高頻故障，從對(duì)設(shè)備振動(dòng)頻率的分析診斷出設(shè)備出現(xiàn)故障的部位和原因。這種方法在診斷過程中只需要基本的設(shè)備測(cè)試和頻譜分析儀器就能實(shí)現(xiàn)，并且具有良好的診斷效果。

2 實(shí)例分析

以礦山開采必備的鑿巖機(jī)械設(shè)備為例。引起鑿巖機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的原因主要有

①設(shè)備整體的不平衡量較大；②軸承的對(duì)中超出最大范圍；③軸承動(dòng)靜部分缺少潤(rùn)滑劑；④聯(lián)軸器的安裝同軸度超出規(guī)定范圍；⑤轉(zhuǎn)體失靈；⑥轉(zhuǎn)體上的零部件松動(dòng)；⑦轉(zhuǎn)體上因磨損量大出現(xiàn)損壞和缺陷等，針對(duì)以上常見故障采用譜分析對(duì)比分析故障診斷法對(duì)鑿巖機(jī)械設(shè)備進(jìn)行診斷。首先將頻譜分析儀的采樣頻率設(shè)置為1500Hz，分析頻率為1600Hz，將其與鑿巖機(jī)械設(shè)備連接，并讓機(jī)械處于運(yùn)行狀態(tài)。下圖為頻譜分析儀根據(jù)采集的設(shè)備振動(dòng)頻率繪制的振動(dòng)頻譜圖。

圖1 鑿巖機(jī)械設(shè)備振動(dòng)頻率

下表為頻譜分析儀對(duì)鑿巖機(jī)械診斷分析結(jié)果。

從圖1，表1中可以看出，鑿巖機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行測(cè)試中，軸承和轉(zhuǎn)體都處于正常狀態(tài)，其振動(dòng)頻率和幅值變化都與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)相符，未診斷出故障。而聯(lián)軸器在頻率50Hz處的幅度峰值達(dá)到0.6V，說明該部件出現(xiàn)故障，頻譜分析儀給出的診斷結(jié)果為連抽器中心不正確。在鑿巖機(jī)械設(shè)備檢修中發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器確實(shí)存在中心不正確問題，說明譜分析對(duì)比分析故障診斷法具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語

在礦山開采中，機(jī)械設(shè)備的故障診斷是必不可少的一個(gè)程序，譜分析對(duì)比分析故障診斷法在礦山開采綜合機(jī)械設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用，能夠精準(zhǔn)的對(duì)機(jī)械設(shè)備故障做出診斷，使設(shè)備故障能夠得到及時(shí)快速的解決，保障的礦山的開采工作順利進(jìn)行，同時(shí)也避免了因機(jī)械故障產(chǎn)生的安全隱患。