矿山开采综合机械设备的故障诊断方法

薛 雪

（南京师范大学中北学院，江苏 南京 210000）

机械设备故障诊断是矿山开采前的重要准备工作，其诊断结果的准确和错误将直接关系到矿山开采的效率和质量，所以机械设备的故障诊断方法应用越来越被人们重视和关注。由于矿山开采环境较差，并且使用的机械设备一般都是大型的，一旦在开采中发生设备故障，不仅会降低机械设备的使用寿命，还会引发安全事故，将会造成重大的经济损失。经过综合对比和经验总结，对谱分析对比分析故障诊断法进行深入研究，将其应用到矿山开采综合机械设备故障诊断中，为施工人员的人身安全提供保障，同时也促进矿山开采高效进行，具有重大的社会效益和经济效益。

1 矿山开采综合机械设备的故障诊断方法研究

由于矿山开采综合机械设备自身结构和运行过程比较复杂，属于大型机电设备，并且作业环境比较恶劣，所以其运行特征参数和实际作业状态并不能完全一致，给设备故障诊断带来了很大的难度[1]。

根据矿山开采综合机械设备的复杂程度，以及累积的故障诊断操作经验，目前对矿山开采综合机械设备的故障诊断常用的方法有谱分析对比分析故障诊断法、机械设备故障树诊断法、模糊数学模型诊断法、智能神经网络诊断法以及贝叶斯分析诊断法，其中谱分析对比分析诊断法相对其他方法具有易操作、成本低、精度高、效率高等优点，所以此次对谱分析对比分析故障诊断法进行深入研究，并结合具体事例进行说明。

谱分析对比分析故障诊断法是通过计算机采集矿山开采综合机械设备各个部位的运行振动频率，然后运用频谱分析仪将采集的到运行振动频率绘制成振动频谱图，然后将其与计算机中标准设备振动频谱图进行对比，在设备故障诊断过程中，通过对比两幅图的谱峰、谱谷以及频率变化趋势，分析出机械设备的幅值变化和频率分布，并参照计算机中机械设备频谱数据库诊断出机械设备是否运行正常，如果出现异常，该方法还能诊断出矿山开采综合机械设备出现故障的原因和部位[2]。

比如矿山开采综合机械设备中一个转动部件因安装误差、部件之间的间隙过大、零件质量不均等误差导致的故障，该部件的正常现象是由转移按一定的速度转动时产生离心力，离心力会带动设备转体产生简谐振动，在频谱分析仪上表征的振动频率为f，如果出现以上故障，频谱分析仪上表征的振动频率为2f，并且振动频率异常的转动部位其振动幅值也会发生变化；又比如矿山开采综合机械设备的轴承出现油膜涡动故障，在频谱分析仪上常常出现新的频率成分。谱分析对比分析故障诊断法根据设备运行振动的频率把故障分为分频故障、同频故障和高频故障，从对设备振动频率的分析诊断出设备出现故障的部位和原因。这种方法在诊断过程中只需要基本的设备测试和频谱分析仪器就能实现，并且具有良好的诊断效果。

2 实例分析

以矿山开采必备的凿岩机械设备为例。引起凿岩机械设备出现故障的原因主要有

①设备整体的不平衡量较大；②轴承的对中超出最大范围；③轴承动静部分缺少润滑剂；④联轴器的安装同轴度超出规定范围；⑤转体失灵；⑥转体上的零部件松动；⑦转体上因磨损量大出现损坏和缺陷等，针对以上常见故障采用谱分析对比分析故障诊断法对凿岩机械设备进行诊断。首先将频谱分析仪的采样频率设置为1500Hz，分析频率为1600Hz，将其与凿岩机械设备连接，并让机械处于运行状态。下图为频谱分析仪根据采集的设备振动频率绘制的振动频谱图。

图1 凿岩机械设备振动频率

下表为频谱分析仪对凿岩机械诊断分析结果。

从图1，表1中可以看出，凿岩机械设备在运行测试中，轴承和转体都处于正常状态，其振动频率和幅值变化都与设备标准数据库中的数据相符，未诊断出故障。而联轴器在频率50Hz处的幅度峰值达到0.6V，说明该部件出现故障，频谱分析仪给出的诊断结果为连抽器中心不正确。在凿岩机械设备检修中发现联轴器确实存在中心不正确问题，说明谱分析对比分析故障诊断法具有较高的应用价值。

3 结语

在矿山开采中，机械设备的故障诊断是必不可少的一个程序，谱分析对比分析故障诊断法在矿山开采综合机械设备故障诊断中的应用，能够精准的对机械设备故障做出诊断，使设备故障能够得到及时快速的解决，保障的矿山的开采工作顺利进行，同时也避免了因机械故障产生的安全隐患。