礦井提升機(jī)主軸裝置故障診斷方法研究.pdf

1、主軸裝置是在礦業(yè)生產(chǎn)中具有“咽喉”地位的礦井提升機(jī)的核心部件，其承擔(dān)了礦井提升機(jī)運(yùn)行過程中幾乎所有的動(dòng)靜載荷。作為礦井提升機(jī)關(guān)鍵的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，主軸裝置在長時(shí)間連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)后難免出現(xiàn)相應(yīng)的機(jī)械故障。主軸裝置出現(xiàn)故障后產(chǎn)生的異常振動(dòng)將直接影響礦井提升機(jī)的正常平穩(wěn)運(yùn)作，也在一定程度上使整個(gè)提升系統(tǒng)的性能下降，同時(shí)也給礦井生產(chǎn)帶來了潛在的安全隱患。傳統(tǒng)的定期和事后維護(hù)方法，不但浪費(fèi)大量的人力和財(cái)力，而且存在增加性能已經(jīng)嚴(yán)重退化部件超期服役的風(fēng)險(xiǎn)

2、。因此，需要對(duì)礦井提升機(jī)主軸裝置的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過分析監(jiān)測的參數(shù)及時(shí)診斷其是否出現(xiàn)故障以及故障所在的位置，從而確保礦井提升機(jī)運(yùn)行的可靠性和安全性。
　　本課題來源于國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目“礦井提升機(jī)惡性事故智能診斷技術(shù)”（編號(hào)：2009AA04Z415）、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“基于傳感網(wǎng)的超深立井提升系統(tǒng)健康監(jiān)測方法”（編號(hào)：51275513），獲得江蘇省研究生創(chuàng)新基金資助（編號(hào)：CXZZ13_0926

3、），以礦井提升機(jī)主軸裝置為研究對(duì)象，結(jié)合信號(hào)處理技術(shù)、特征提取算法、統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和故障識(shí)別方法，深入開展基于振動(dòng)信號(hào)的噪聲消除、特征提取和故障快速識(shí)別方法的研究，以期形成基于振動(dòng)信號(hào)分析的礦井提升機(jī)主軸裝置故障診斷技術(shù)，為礦井提升系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供理論支撐和技術(shù)解決方案。
　　首先，開展針對(duì)礦井提升機(jī)主軸裝置的振動(dòng)信號(hào)去噪方法研究。礦井提升機(jī)現(xiàn)場采集的振動(dòng)信號(hào)通常存在大量的噪聲干擾，其會(huì)淹沒表征故障特征信息的有效成分。針對(duì)此問題，引

4、入基于差分譜分析的SVD去噪算法并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)分析，結(jié)合EMD能對(duì)復(fù)雜信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)分解的優(yōu)勢，提出了基于ISVD和EMD的主軸裝置振動(dòng)信號(hào)去噪方法，實(shí)現(xiàn)了在保留盡可能多有用信號(hào)的前提下消除盡可能多的噪聲成分。
　　其次，開展基于主軸裝置振動(dòng)信號(hào)分析的故障特征提取方法研究。故障特征有效提取是故障診斷重要的一步，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析技術(shù)設(shè)計(jì)了隨機(jī)統(tǒng)計(jì)平均算法，結(jié)合多維數(shù)據(jù)降維技術(shù)，提出了基于主元分析和隨機(jī)統(tǒng)計(jì)平均的主軸裝置特征提取方法。引

5、入 EEMD信號(hào)分解技術(shù)并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)研究，形成了基于IEEMD和隨機(jī)統(tǒng)計(jì)平均的特征提取方法，實(shí)現(xiàn)了礦井提升機(jī)主軸裝置故障的振動(dòng)特征表達(dá)和降維。
　　最后，開展基于空間向量統(tǒng)計(jì)分析的故障診斷方法研究。提取的特征樣本可看作一種具有特定形式的空間向量，引入空間幾何理論探索主軸裝置不同運(yùn)行狀態(tài)特征樣本向量之間的特殊空間關(guān)系，結(jié)合中心極限定理等統(tǒng)計(jì)學(xué)分析技術(shù)，提出了基于零空間觀測器故障診斷方法和基于自零空間投影分析的故障診斷方法，實(shí)現(xiàn)了