煤礦大型機械設(shè)備軸承故障診斷方法研究

龐小光

（北京天地華泰礦業(yè)管理股份有限公司紅慶河項目部提升隊，北京 100013）

伴隨科學(xué)手段的發(fā)展以及現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)的逐漸完善，作為煤礦主要生產(chǎn)工具的大型機械設(shè)備軸承正在朝著精密、高速、科學(xué)、連續(xù)轉(zhuǎn)動以及構(gòu)造比較復(fù)雜的方向發(fā)展，并出現(xiàn)了機械設(shè)備的光、電、機、器、儀、計算機一體化的趨勢［1］。這也對煤礦大型機械設(shè)備軸承的狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷技術(shù)提出了全新的挑戰(zhàn)；設(shè)備軸承出現(xiàn)故障的可能性與類別也在逐漸增加多；軸承故障診斷的復(fù)雜程度也逐漸加大；因為設(shè)備軸承的大型化與精密化發(fā)展趨勢，一旦發(fā)生故障問題，就極有可能對社會經(jīng)濟造成嚴(yán)重的后果，甚至是毀滅性的后果。

人們在應(yīng)用設(shè)備提高生產(chǎn)效率的時候，同時也在為生產(chǎn)過程中發(fā)生的軸承設(shè)備故障而煩惱。為了降低軸承設(shè)備出現(xiàn)故障的頻次、減少軸承設(shè)備發(fā)生故障時的診斷時間，廣大科學(xué)研究者對此進行了深度研究［2］，從兩大方面考慮，并獲得了一定的效果。

1 煤礦大型機械設(shè)備軸承故障診斷方法

1.1 組態(tài)軟件的選擇

組態(tài)軟件能夠維持、控制煤礦大型機械設(shè)備軸承進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，多級別預(yù)警組態(tài)及報警事件的預(yù)先處理，儲存歷史信息和各類報表的產(chǎn)出與輸出，具備第三方端口能夠有利于實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，開發(fā)環(huán)境與運轉(zhuǎn)環(huán)境的切轉(zhuǎn)較為便捷等功能［3］。具備人機交互功能、實用性較強、接口設(shè)置較為標(biāo)準(zhǔn)、封閉性好等一系列特點。

組態(tài)王軟件是北京某上市公司研發(fā)的，具備設(shè)備應(yīng)用、遠(yuǎn)程監(jiān)控部署、多人同時應(yīng)用的、優(yōu)秀的數(shù)據(jù)集合與處理功能。主要特征就是擁有可視化操作界面、較為豐富的數(shù)據(jù)庫；有分布式預(yù)警、故障處理、支持即時性數(shù)據(jù)保存；具備強大的故障預(yù)警處理功能，能夠進行較為復(fù)雜的故障處理；同時還支持故障發(fā)布、實時發(fā)布、歷史故障發(fā)布；軸承設(shè)備廣泛支持多項故障解決手段，比方說串口鏈接，以太網(wǎng)，GPRS 鏈接等；能夠為第三方軟件提高多種接口的鏈接組態(tài)王的數(shù)據(jù)庫端口，去實現(xiàn)二次故障解析。

1.2 軸承故障診斷樣本采集

當(dāng)輸送帶在設(shè)備儀器滾筒上滑動時，輸送帶的實際速度就會相應(yīng)減小，一般情況下是會小于驅(qū)動滾筒的速度，其張力也會隨之降低，而且因為皮帶和滾筒之間的打滑會導(dǎo)致設(shè)備軸承發(fā)生長時間的摩擦，進而造成設(shè)備部件之間的溫度急速提高。選擇某一段工作時間，其主平硐皮帶輸送機在線監(jiān)控系統(tǒng)采集到的張力、帶速、滾筒溫度等80 組原始數(shù)據(jù)作為故障診斷的樣本集合，分為60 個模擬樣本和20 個診斷樣本。

1.3 軸承故障信號提取與分析

當(dāng)煤礦大型機械設(shè)備軸承發(fā)生某些故障的時候，故障的特征頻率的波頻就會大批量出現(xiàn)，同時其周圍也會出現(xiàn)較多的邊頻波率，這些邊頻波率的構(gòu)造特征包括了一系列的軸承故障信息。所以，對煤礦大型機械設(shè)備軸承振動數(shù)據(jù)信號中所發(fā)生的調(diào)制邊頻波率現(xiàn)象進行重點解析，區(qū)別出不同頻率下軸承故障的振動特點，識別邊頻波率的一系列特征，這在一定程度上決定了煤礦大型機械設(shè)備軸承故障診斷的成敗。

正常的煤礦大型機械設(shè)備軸承，在其振動信號頻率圖上不會出現(xiàn)沖擊信號、信號并不會出現(xiàn)明顯的改變，頻率成分大多數(shù)集中在低頻波率（800 Hz 以下）。當(dāng)由于某一種原因，軸承發(fā)生故障時，由于診斷不及時，軸承就會出現(xiàn)反復(fù)性的故障，因為它導(dǎo)致的故障響應(yīng)就屬一種高頻波振動，并被故障出現(xiàn)的頻率調(diào)取。小波變換法應(yīng)用濾波器，將信號反射在不同的頻率帶上，在每一個頻帶上獲取包含不同信號特征的故障信息，同時小波分析并不需要建構(gòu)出機械設(shè)備軸承的數(shù)學(xué)模型與經(jīng)驗知識（相比于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法），具備特征參數(shù)較少、故障特征明顯等一系列優(yōu)點。而經(jīng)過小波變換操作以后，對信號進一步處理就能夠獲取到軸承故障的特征頻率，進而能夠加以解決故障軸承。

2 工程實驗與效果分析

為了更加清楚、具體的看出文章設(shè)計的煤礦大型機械設(shè)備軸承故障診斷方法的實際應(yīng)用效果，與傳統(tǒng)軸承故障診斷方法進行對比，對其故障解決率進行比較。

2.1 實驗準(zhǔn)備

為保證試驗的準(zhǔn)確性，將兩種煤礦大型機械設(shè)備軸承故障診斷方法設(shè)計置于相同的試驗環(huán)境之中，即選取某礦山企業(yè)的機械設(shè)備軸承為例，進行實驗對比。

2.2 實驗結(jié)果分析

實驗過程中，通過兩種不同的煤礦大型機械設(shè)備軸承故障診斷方法設(shè)計同時在相同環(huán)境中進行工作，分析其故障解決率的變化。實驗效果對比圖見圖1 所示。

根據(jù)實驗對比結(jié)果顯示，文章設(shè)計的煤礦大型機械設(shè)備軸承故障診斷方法與傳統(tǒng)方法相比較，對軸承故障解決率的能力明顯高于傳統(tǒng)方法，且多次超過上值域。實驗證明，文章設(shè)計的煤礦大型機械設(shè)備軸承故障診斷方法具備明顯有效性。

3 結(jié) 語

圖1 實驗對比結(jié)果圖

文章對煤礦大型機械設(shè)備軸承故障診斷方法進行分析，依托煤礦大型機械設(shè)備軸承的應(yīng)用過程，根據(jù)軸承故障特征，對其進行調(diào)整，實現(xiàn)文章設(shè)計。實驗論證表明，文章設(shè)計的方法具備極高的有效性。希望文章的研究能夠為煤礦大型機械設(shè)備軸承故障診斷方法的研究提供理論依據(jù)。