礦井提升機主軸裝置故障診斷方法研究.pdf

1、主軸裝置是在礦業(yè)生產中具有“咽喉”地位的礦井提升機的核心部件，其承擔了礦井提升機運行過程中幾乎所有的動靜載荷。作為礦井提升機關鍵的旋轉機構，主軸裝置在長時間連續(xù)高負荷運轉后難免出現(xiàn)相應的機械故障。主軸裝置出現(xiàn)故障后產生的異常振動將直接影響礦井提升機的正常平穩(wěn)運作，也在一定程度上使整個提升系統(tǒng)的性能下降，同時也給礦井生產帶來了潛在的安全隱患。傳統(tǒng)的定期和事后維護方法，不但浪費大量的人力和財力，而且存在增加性能已經嚴重退化部件超期服役的風險

2、。因此，需要對礦井提升機主軸裝置的狀態(tài)進行實時監(jiān)測，通過分析監(jiān)測的參數(shù)及時診斷其是否出現(xiàn)故障以及故障所在的位置，從而確保礦井提升機運行的可靠性和安全性。
　　本課題來源于國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）項目“礦井提升機惡性事故智能診斷技術”（編號：2009AA04Z415）、國家自然科學基金面上項目“基于傳感網的超深立井提升系統(tǒng)健康監(jiān)測方法”（編號：51275513），獲得江蘇省研究生創(chuàng)新基金資助（編號：CXZZ13_0926

3、），以礦井提升機主軸裝置為研究對象，結合信號處理技術、特征提取算法、統(tǒng)計學理論和故障識別方法，深入開展基于振動信號的噪聲消除、特征提取和故障快速識別方法的研究，以期形成基于振動信號分析的礦井提升機主軸裝置故障診斷技術，為礦井提升系統(tǒng)的安全運行提供理論支撐和技術解決方案。
　　首先，開展針對礦井提升機主軸裝置的振動信號去噪方法研究。礦井提升機現(xiàn)場采集的振動信號通常存在大量的噪聲干擾，其會淹沒表征故障特征信息的有效成分。針對此問題，引

4、入基于差分譜分析的SVD去噪算法并對其進行改進分析，結合EMD能對復雜信號進行自適應分解的優(yōu)勢，提出了基于ISVD和EMD的主軸裝置振動信號去噪方法，實現(xiàn)了在保留盡可能多有用信號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信號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，運用統(tǒng)計學分析技術設計了隨機統(tǒng)計平均算法，結合多維數(shù)據降維技術，提出了基于主元分析和隨機統(tǒng)計平均的主軸裝置特征提取方法。引

5、入 EEMD信號分解技術并對其進行了改進研究，形成了基于IEEMD和隨機統(tǒng)計平均的特征提取方法，實現(xiàn)了礦井提升機主軸裝置故障的振動特征表達和降維。
　　最后，開展基于空間向量統(tǒng)計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行狀態(tài)特征樣本向量之間的特殊空間關系，結合中心極限定理等統(tǒng)計學分析技術，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，實現(xiàn)了