礦山開采綜合機械設備的故障診斷方法

薛 雪

（南京師范大學中北學院，江蘇 南京 210000）

機械設備故障診斷是礦山開采前的重要準備工作，其診斷結果的準確和錯誤將直接關系到礦山開采的效率和質量，所以機械設備的故障診斷方法應用越來越被人們重視和關注。由于礦山開采環境較差，并且使用的機械設備一般都是大型的，一旦在開采中發生設備故障，不僅會降低機械設備的使用壽命，還會引發安全事故，將會造成重大的經濟損失。經過綜合對比和經驗總結，對譜分析對比分析故障診斷法進行深入研究，將其應用到礦山開采綜合機械設備故障診斷中，為施工人員的人身安全提供保障，同時也促進礦山開采高效進行，具有重大的社會效益和經濟效益。

1 礦山開采綜合機械設備的故障診斷方法研究

由于礦山開采綜合機械設備自身結構和運行過程比較復雜，屬于大型機電設備，并且作業環境比較惡劣，所以其運行特征參數和實際作業狀態并不能完全一致，給設備故障診斷帶來了很大的難度[1]。

根據礦山開采綜合機械設備的復雜程度，以及累積的故障診斷操作經驗，目前對礦山開采綜合機械設備的故障診斷常用的方法有譜分析對比分析故障診斷法、機械設備故障樹診斷法、模糊數學模型診斷法、智能神經網絡診斷法以及貝葉斯分析診斷法，其中譜分析對比分析診斷法相對其他方法具有易操作、成本低、精度高、效率高等優點，所以此次對譜分析對比分析故障診斷法進行深入研究，并結合具體事例進行說明。

譜分析對比分析故障診斷法是通過計算機采集礦山開采綜合機械設備各個部位的運行振動頻率，然后運用頻譜分析儀將采集的到運行振動頻率繪制成振動頻譜圖，然后將其與計算機中標準設備振動頻譜圖進行對比，在設備故障診斷過程中，通過對比兩幅圖的譜峰、譜谷以及頻率變化趨勢，分析出機械設備的幅值變化和頻率分布，并參照計算機中機械設備頻譜數據庫診斷出機械設備是否運行正常，如果出現異常，該方法還能診斷出礦山開采綜合機械設備出現故障的原因和部位[2]。

比如礦山開采綜合機械設備中一個轉動部件因安裝誤差、部件之間的間隙過大、零件質量不均等誤差導致的故障，該部件的正常現象是由轉移按一定的速度轉動時產生離心力，離心力會帶動設備轉體產生簡諧振動，在頻譜分析儀上表征的振動頻率為f，如果出現以上故障，頻譜分析儀上表征的振動頻率為2f，并且振動頻率異常的轉動部位其振動幅值也會發生變化；又比如礦山開采綜合機械設備的軸承出現油膜渦動故障，在頻譜分析儀上常常出現新的頻率成分。譜分析對比分析故障診斷法根據設備運行振動的頻率把故障分為分頻故障、同頻故障和高頻故障，從對設備振動頻率的分析診斷出設備出現故障的部位和原因。這種方法在診斷過程中只需要基本的設備測試和頻譜分析儀器就能實現，并且具有良好的診斷效果。

2 實例分析

以礦山開采必備的鑿巖機械設備為例。引起鑿巖機械設備出現故障的原因主要有

①設備整體的不平衡量較大；②軸承的對中超出最大范圍；③軸承動靜部分缺少潤滑劑；④聯軸器的安裝同軸度超出規定范圍；⑤轉體失靈；⑥轉體上的零部件松動；⑦轉體上因磨損量大出現損壞和缺陷等，針對以上常見故障采用譜分析對比分析故障診斷法對鑿巖機械設備進行診斷。首先將頻譜分析儀的采樣頻率設置為1500Hz，分析頻率為1600Hz，將其與鑿巖機械設備連接，并讓機械處于運行狀態。下圖為頻譜分析儀根據采集的設備振動頻率繪制的振動頻譜圖。

圖1 鑿巖機械設備振動頻率

下表為頻譜分析儀對鑿巖機械診斷分析結果。

從圖1，表1中可以看出，鑿巖機械設備在運行測試中，軸承和轉體都處于正常狀態，其振動頻率和幅值變化都與設備標準數據庫中的數據相符，未診斷出故障。而聯軸器在頻率50Hz處的幅度峰值達到0.6V，說明該部件出現故障，頻譜分析儀給出的診斷結果為連抽器中心不正確。在鑿巖機械設備檢修中發現聯軸器確實存在中心不正確問題，說明譜分析對比分析故障診斷法具有較高的應用價值。

3 結語

在礦山開采中，機械設備的故障診斷是必不可少的一個程序，譜分析對比分析故障診斷法在礦山開采綜合機械設備故障診斷中的應用，能夠精準的對機械設備故障做出診斷，使設備故障能夠得到及時快速的解決，保障的礦山的開采工作順利進行，同時也避免了因機械故障產生的安全隱患。