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摘 要矿井提升机的安全稳定性、可靠性、高效性直接影响着矿井的生产能力、人员的生命安全及财产的安全。如何进行合理的提升机维护，如何在故障发生前进行有效的预防，如何在发生故障时高效的排除，成为矿山安全生产中越来越突出的问题。本文首先分析了提升机常见故障特征，然后介绍了基于小波分析的提升机故障诊断方法，最后阐述了提升机的日常维护、定期检修和计划维修要点。
关键词提升机；故障诊断；维护
中图分类号TD 文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)111-0178-01
1提升机常见故障特征
1.1提升机故障特点
提升机作为一个复杂的机电系统，其运行过程中产生故障的原因和故障特征也极其复杂，因此，提升机故障具有以下特点。
1）复杂性。矿井提升机作为煤矿设备中最复杂的系统，其控制系统中包含了高压供变电、电机调速、PLC技术、自动控制技术、单片机技术、数字电子技术等。提升机系统设备组成的复杂性决定了其故障的复杂性。
2）层次性。提升机系统的机构具有层次性，可以划分为主系统、子系统、部件和元件等各个层次，因此，故障的产生对应于提升机系统的不同层次。故障的层次性为提升机的日常维护和制定诊断策略提供了方便。
3）相关性。提升机故障的发生往往不会孤立存在，它们之间相互影响，相互依存。一个原发故障能引发多个故障同时存在，一个故障也可能对应多种征兆。这样征兆和故障之间的复杂关系给提升机故障诊断带来了一定困难。
1.2常见故障及信号特征
齿轮箱作为传递动力的主要设备，是提升机的重要组成部分，它一旦发生故障将会造成严重后果，齿轮箱的故障大部分由齿轮、转轴和滚动轴承引发的。
1）齿轮故障及信号特点。齿轮故障一类由制造误差和装配误差引起，例如：装配时轴线不对中、齿距偏差。另一类是使用过程中的磨损造成，例如：齿轮断裂、齿面磨损。齿轮发生故障时信号是调幅和调频的综合表现，其信号特征为以啮合频率为基频，并含其各阶谐波。2）转轴故障及信号特点。转轴故障类型主要有轴不平衡、轴弯曲、轴系不对中、转轴与周围零部件磨损和轴裂纹等。不同的故障类型在振动过程中产生不同的信号特征，例如：轴不平衡故障，1倍频率是其特征频率，同时也有高次谐频，径向为振动方向。3）滚动轴承故障及信号特点。滚动轴承作为转子系统重要支承部件，其故障由变形、点蚀、裂纹等引起。根据滚动轴承产生故障的零件不同，其故障特征频率也不相同。
2基于小波分析的提升机故障诊断
提升机在工作的过程中由于产生的震动信号是非平稳的，对于非平稳信号，小波分析方法有着独特的优势，因此，基于小波分析的故障诊断方法是非常有效的。
2.1小波分析故障诊断基本原理
小波分析的最主要的优点是能够用多重分辨率来表示信号的局部特征。震动信号分析中很多情况都需要使用小波分析的方法进行处理。
1）设备发生异常振动时突变奇异信号的分析。突变奇异信号往往对应着提升机的设备故障，突变奇异信号又可分为边缘跳变和峰值跳变两种类型，通过小波分析反映为过零点和极值点。2）设备元器件出现故障时信号分析。当设备元器件出现故障时往往表现为冲击振动信号，这种信号由于是准周期信号，利用小波分析时冲击成分能够得到放大，从而可以找出故障的原因。3）对包含瞬态过程的平稳信号进行小波分析。用小波分析方法可以把平稳信号和瞬态信号分解到不同的子空间，然后对包含瞬态信号的部分进行重构，从而得到信号成分的特征信息。
2.2提升机的故障诊断
1）小波基的选取。目前，小波基函数的选择还没有完善的理论体系，在进行故障分析时还要根据故障震动信号的实际情况，选择不同的小波基进行对比试验进行确定。常见的小波函数有Haar小波、MexieanHat小波、Mor1et小波、Meyer 小波、Symlet小波和Daubechies 小波等。2）信号分析与故障诊断。为了准确的找出提升机的故障原因，就要对采集到的振动信号进行分析，提取其特征信息，然后进行故障诊断。例如对正传运行下主提升机满负荷工作时，使用采样点数17408、采样频率3 000 Hz，得到输入轴的轴向振动时域信号，由于原始的时域信号看不出故障特征，因此采样db20小波对时域信号进行5层分解，得到不同频带d1、d2、d3、d4、d5的5个细节信号，然后再对细节信号d1～d5进行重构，如果重构信号还不能提取故障频率，就要对重构后关注频段的细节信号进行功率谱分析，最终诊断出故障产生的原因。
3提升机维护要点分析
虽然我国对提升机的定期技术测试做出了严格的规定，但是由于提升机故障的随机性和维修时间的确定性之间存在矛盾，因此不少故障不但不能通过细密的定期技术测试得以解决，反而因频繁的拆装出现更多的故障，本文认为提升机的维护可以从以下三个方面进行。
3.1提升机日常维护
提升机的日常维护是减少机械零部件的磨损、延长机械零部件的使用寿命的有效方法，为提升机的定期检查和计划维修打下良好的基础，从而减少提升机故障的发生，并减少维修次数。在日常维护中最关键的是润滑剂的选择，润滑剂选择的主要指标是黏度，当提升机负荷较小、速度较高时要选择黏度较低的润滑油。当提升机负荷较大、速度较慢时选择黏度较高的润滑油。目前常用的润滑方式有飞溅注油 、手工注油、强制给油润滑、压力循环润滑和油链润滑等，润滑方式的选择原则是保证润滑系统的正常工作。
3.2提升机定期检查
提升机定期检查包括：日检、周检和月检，检查工作的内容和时间安排要针对提升机的结构特点、性能特征、工作环境和维修情况进行制定。同时检查的内容和结果要书面记录并有专人保管。日检的主要内容是检查螺栓、铆钉、销轴等连接零件是否松动，检查润滑系统的制动状况和供油情况，检查提升机钢丝绳的工作状况等。周检的主要内容是检查制定系统的动作情况，检查钢丝绳在滚筒上的排列情况，检查各种安全保护装置是否工作正常等。月检的基本内容是详细检查轮辐是否发生裂纹，拆开联轴器检查其是否正常工作，清洗润滑系统中的部件等。
3.3提升机计划维修
计划维修是防止事故发生、保持设备完好状态，延长使用寿命的主要手段。按照维修工作的大小提升机计划维修又分为小修、中修和大修。小修的主要内容是检查轮齿是否有裂纹必要时进行更换，检查基础螺栓、各连接部件有无松动和损坏，必要时进行更换等。中修除了进行小修中的全部检查内容外还要检查车削闸轮、闸盘，影响安全运行时进行更换，更换减速器中的轴承，调整齿轮啮合间隙等。大修是检查中修时不能处理的项目，又不能保持到大修间隔期，例如检测各轴间的平衡度、水平度，更换主轴、轴瓦、滚筒等部件。
4结束语
矿井提升机作为井下与地面联系的咽喉，是矿山的关键设备之一，其运行的安全可靠性，直接影响着矿井的生产能力和矿山生产人员的生命安全。目前对矿井提升机的故障诊断研究虽然取得了一定的成绩，但是还不能满足安全生产的需要。
参考文献
[1]赵廷钊.提升机减速箱故障诊断技术研究[J].煤矿机电,2005,02.
[2]黄民,李功,张永忠.矿井提升机振动测试与故障诊断[J].煤矿机械,2002,12.
作者简介
刘建军（1982—），男，山西长治人，学历：本科，职称：助理工程师。
关键词提升机；故障诊断；维护
中图分类号TD 文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)111-0178-01
1提升机常见故障特征
1.1提升机故障特点
提升机作为一个复杂的机电系统，其运行过程中产生故障的原因和故障特征也极其复杂，因此，提升机故障具有以下特点。
1）复杂性。矿井提升机作为煤矿设备中最复杂的系统，其控制系统中包含了高压供变电、电机调速、PLC技术、自动控制技术、单片机技术、数字电子技术等。提升机系统设备组成的复杂性决定了其故障的复杂性。
2）层次性。提升机系统的机构具有层次性，可以划分为主系统、子系统、部件和元件等各个层次，因此，故障的产生对应于提升机系统的不同层次。故障的层次性为提升机的日常维护和制定诊断策略提供了方便。
3）相关性。提升机故障的发生往往不会孤立存在，它们之间相互影响，相互依存。一个原发故障能引发多个故障同时存在，一个故障也可能对应多种征兆。这样征兆和故障之间的复杂关系给提升机故障诊断带来了一定困难。
1.2常见故障及信号特征
齿轮箱作为传递动力的主要设备，是提升机的重要组成部分，它一旦发生故障将会造成严重后果，齿轮箱的故障大部分由齿轮、转轴和滚动轴承引发的。
1）齿轮故障及信号特点。齿轮故障一类由制造误差和装配误差引起，例如：装配时轴线不对中、齿距偏差。另一类是使用过程中的磨损造成，例如：齿轮断裂、齿面磨损。齿轮发生故障时信号是调幅和调频的综合表现，其信号特征为以啮合频率为基频，并含其各阶谐波。2）转轴故障及信号特点。转轴故障类型主要有轴不平衡、轴弯曲、轴系不对中、转轴与周围零部件磨损和轴裂纹等。不同的故障类型在振动过程中产生不同的信号特征，例如：轴不平衡故障，1倍频率是其特征频率，同时也有高次谐频，径向为振动方向。3）滚动轴承故障及信号特点。滚动轴承作为转子系统重要支承部件，其故障由变形、点蚀、裂纹等引起。根据滚动轴承产生故障的零件不同，其故障特征频率也不相同。
2基于小波分析的提升机故障诊断
提升机在工作的过程中由于产生的震动信号是非平稳的，对于非平稳信号，小波分析方法有着独特的优势，因此，基于小波分析的故障诊断方法是非常有效的。
2.1小波分析故障诊断基本原理
小波分析的最主要的优点是能够用多重分辨率来表示信号的局部特征。震动信号分析中很多情况都需要使用小波分析的方法进行处理。
1）设备发生异常振动时突变奇异信号的分析。突变奇异信号往往对应着提升机的设备故障，突变奇异信号又可分为边缘跳变和峰值跳变两种类型，通过小波分析反映为过零点和极值点。2）设备元器件出现故障时信号分析。当设备元器件出现故障时往往表现为冲击振动信号，这种信号由于是准周期信号，利用小波分析时冲击成分能够得到放大，从而可以找出故障的原因。3）对包含瞬态过程的平稳信号进行小波分析。用小波分析方法可以把平稳信号和瞬态信号分解到不同的子空间，然后对包含瞬态信号的部分进行重构，从而得到信号成分的特征信息。
2.2提升机的故障诊断
1）小波基的选取。目前，小波基函数的选择还没有完善的理论体系，在进行故障分析时还要根据故障震动信号的实际情况，选择不同的小波基进行对比试验进行确定。常见的小波函数有Haar小波、MexieanHat小波、Mor1et小波、Meyer 小波、Symlet小波和Daubechies 小波等。2）信号分析与故障诊断。为了准确的找出提升机的故障原因，就要对采集到的振动信号进行分析，提取其特征信息，然后进行故障诊断。例如对正传运行下主提升机满负荷工作时，使用采样点数17408、采样频率3 000 Hz，得到输入轴的轴向振动时域信号，由于原始的时域信号看不出故障特征，因此采样db20小波对时域信号进行5层分解，得到不同频带d1、d2、d3、d4、d5的5个细节信号，然后再对细节信号d1～d5进行重构，如果重构信号还不能提取故障频率，就要对重构后关注频段的细节信号进行功率谱分析，最终诊断出故障产生的原因。
3提升机维护要点分析
虽然我国对提升机的定期技术测试做出了严格的规定，但是由于提升机故障的随机性和维修时间的确定性之间存在矛盾，因此不少故障不但不能通过细密的定期技术测试得以解决，反而因频繁的拆装出现更多的故障，本文认为提升机的维护可以从以下三个方面进行。
3.1提升机日常维护
提升机的日常维护是减少机械零部件的磨损、延长机械零部件的使用寿命的有效方法，为提升机的定期检查和计划维修打下良好的基础，从而减少提升机故障的发生，并减少维修次数。在日常维护中最关键的是润滑剂的选择，润滑剂选择的主要指标是黏度，当提升机负荷较小、速度较高时要选择黏度较低的润滑油。当提升机负荷较大、速度较慢时选择黏度较高的润滑油。目前常用的润滑方式有飞溅注油 、手工注油、强制给油润滑、压力循环润滑和油链润滑等，润滑方式的选择原则是保证润滑系统的正常工作。
3.2提升机定期检查
提升机定期检查包括：日检、周检和月检，检查工作的内容和时间安排要针对提升机的结构特点、性能特征、工作环境和维修情况进行制定。同时检查的内容和结果要书面记录并有专人保管。日检的主要内容是检查螺栓、铆钉、销轴等连接零件是否松动，检查润滑系统的制动状况和供油情况，检查提升机钢丝绳的工作状况等。周检的主要内容是检查制定系统的动作情况，检查钢丝绳在滚筒上的排列情况，检查各种安全保护装置是否工作正常等。月检的基本内容是详细检查轮辐是否发生裂纹，拆开联轴器检查其是否正常工作，清洗润滑系统中的部件等。
3.3提升机计划维修
计划维修是防止事故发生、保持设备完好状态，延长使用寿命的主要手段。按照维修工作的大小提升机计划维修又分为小修、中修和大修。小修的主要内容是检查轮齿是否有裂纹必要时进行更换，检查基础螺栓、各连接部件有无松动和损坏，必要时进行更换等。中修除了进行小修中的全部检查内容外还要检查车削闸轮、闸盘，影响安全运行时进行更换，更换减速器中的轴承，调整齿轮啮合间隙等。大修是检查中修时不能处理的项目，又不能保持到大修间隔期，例如检测各轴间的平衡度、水平度，更换主轴、轴瓦、滚筒等部件。
4结束语
矿井提升机作为井下与地面联系的咽喉，是矿山的关键设备之一，其运行的安全可靠性，直接影响着矿井的生产能力和矿山生产人员的生命安全。目前对矿井提升机的故障诊断研究虽然取得了一定的成绩，但是还不能满足安全生产的需要。
参考文献
[1]赵廷钊.提升机减速箱故障诊断技术研究[J].煤矿机电,2005,02.
[2]黄民,李功,张永忠.矿井提升机振动测试与故障诊断[J].煤矿机械,2002,12.
作者简介
刘建军（1982—），男，山西长治人，学历：本科，职称：助理工程师。