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(guò)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(zhǎng)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(lái)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(cè)，通過(guò)分析監(jiān)測(cè)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(lái)源于國(guó)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(guó)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(cè)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(kāi)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(kāi)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(chǎng)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(méi)表征故障特征信息的有效成分。針對(duì)此問(wèn)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(shì)，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(kāi)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(kāi)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(cè)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