摩擦式提升機依靠摩擦力來(lái)提升重物，就其工作原理來(lái)說(shuō)，它與纏繞式提升機最大的區別在于其鋼絲繩不是纏繞在卷筒上，而是搭在摩擦輪上，在繩的兩端各懸掛一個(gè)提升容器，借助于安裝在摩擦輪上的繩槽和鋼絲繩之間的摩擦力來(lái)傳遞提升的動(dòng)力，使提升容器上下移動(dòng)，從而完成物料、人員的提升或下放。
歡迎訪(fǎng)問(wèn)中實(shí)洛陽(yáng)機械工程科技有限公司官網(wǎng)！
-
走進(jìn)中實(shí)中實(shí)洛陽(yáng)機械工程科技有限公司（原中實(shí)洛陽(yáng)工程塑料有限公司）于2017年11月01日更名成立，注冊資金5000萬(wàn)元。專(zhuān)門(mén)從事摩擦襯墊的研制、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，以及礦山設備、配件的生產(chǎn)。
-
技術(shù)實(shí)力是中國礦業(yè)大學(xué)礦山機械摩擦材料科研基地、教學(xué)實(shí)習基地，是河南科技大學(xué)產(chǎn)學(xué)研基地，是中國重型機械工業(yè)協(xié)會(huì )會(huì )員單位，是摩擦襯墊、塑料襯板等五項產(chǎn)品行業(yè)標準制定者。
-
新聞資訊我公司擁有高水品的研發(fā)團隊和先進(jìn)的檢測設備，具有足夠的能力優(yōu)化已有的產(chǎn)品和研發(fā)新產(chǎn)品，產(chǎn)品系列化，結構多樣化，性能更加完善。
摩擦式提升機鋼絲繩抖動(dòng)故障診斷與分析
發(fā)布時(shí)間：
2024-01-29
來(lái)源：
鋼絲繩抖動(dòng)對多繩摩擦式提升機的運行危害很大，如果不能引起足夠的重視，往往會(huì )給礦山的安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。針對某礦副井摩擦式提升機鋼絲繩出現嚴重抖動(dòng)的問(wèn)題，經(jīng)分析，把引起鋼絲繩抖動(dòng)的原因聚焦在鋼絲繩張力是否平衡、提升機電控和主軸承是否存在故障 3 個(gè)方面，并制定相應測試方案。經(jīng)過(guò)現場(chǎng)測試和結果分析，最終確定了鋼絲繩抖動(dòng)的原因。
從摩擦式提升機的運行原理可以看出，鋼絲繩的穩定運行對整個(gè)提升系統起著(zhù)關(guān)鍵性的作用，一旦鋼絲繩出現問(wèn)題，往往給整個(gè)提升系統的安全運行帶來(lái)危害。比如當鋼絲繩出現抖動(dòng)時(shí)，會(huì )直接導致摩擦力的不穩，當抖動(dòng)幅度變大或抖動(dòng)時(shí)間延長(cháng)時(shí)，很容易出現滑繩事故，損傷摩擦襯墊，而摩擦襯墊的損傷又會(huì )加劇鋼絲繩的抖動(dòng)，從而產(chǎn)生惡性循環(huán)，最終導致嚴重的后果。
但是目前礦山設備的管理部門(mén)對鋼絲繩抖動(dòng)問(wèn)題不夠重視，出現問(wèn)題后無(wú)視問(wèn)題的存在，使得設備帶病運行，導致事故頻發(fā)。因此，亟待對鋼絲繩抖動(dòng)產(chǎn)生的原因進(jìn)行深入分析。
1 提升系統運行情況和故障描述
某礦山副井摩擦式提升機型號為 JKMD-3.25×6(Ⅲ)E，采用低速直連直流電動(dòng)機拖動(dòng)，電動(dòng)機功率為 800 kW，轉速為 42 r/min，采用剛性罐道單罐籠配平衡錘的提升方式，使用的是同一廠(chǎng)家、同一型號、同一批次生產(chǎn)的鋼絲繩。
在運行中，存在鋼絲繩抖動(dòng)的現象，具體表現為提升鋼絲繩在提升機房出繩口處有明顯的上下擺動(dòng)，無(wú)論是配重上提或下降，抖動(dòng)都會(huì )存在。
2 故障診斷方案設計
對鋼絲繩抖動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行初步分析，判斷故障原因可能是井架變形或鋼絲繩繩槽直徑不一致。當井架某個(gè)角的地基出現下沉時(shí)，會(huì )導致天輪軸傾斜，鋼絲繩在運行中出現行程差，從而使鋼絲繩張力不平衡，致使鋼絲繩抖動(dòng)。但實(shí)際測量了天輪軸與主軸裝置的平行度后，發(fā)現井架并未出現變形，提升機主軸中心線(xiàn)與天輪軸中心線(xiàn)平行度良好，排除井架變形。對于繩槽的問(wèn)題，通過(guò)和礦方的溝通交流，確認該礦定期對繩槽進(jìn)行車(chē)削，且實(shí)際測量結果顯示繩槽的有效直徑一致，也排除繩槽的問(wèn)題。
在提升機運行中，偶然發(fā)現司機操作臺顯示屏處的系統速度圖有輕微的上下跳動(dòng)，但由于分辨率較差，不能顯示細節。是否為電控系統故障或者主軸故障，導致速度圖出現周期性跳動(dòng)？帶著(zhù)這些疑問(wèn)，筆者把研究重點(diǎn)放到以下 3 個(gè)方面：一是鋼絲繩張力是否平衡，這是導致鋼絲繩抖動(dòng)的直接原因；二是提升機電控是否出現故障；三是提升機主軸承是否存在故障。針對上述 3 個(gè)方面，設計了以下測試方案。
2.1 鋼絲繩張力測試方案
鋼絲繩張力可以通過(guò)測量振動(dòng)頻率后計算得到。根據弦振動(dòng)理論，忽略垂直效應和抗彎剛度，鋼絲繩張力
式中：m 為鋼絲繩單位長(cháng)度質(zhì)量，kg/m；L 為鋼絲繩長(cháng)度，m；n 為自振頻率的階數；fn 為鋼絲繩第 n 階自振頻率，Hz。
在m 和 L 保持不變的情況下，鋼絲繩張力 T 與鋼絲繩自振頻率 fn 的平方成正比。通過(guò)測振儀器和軟件分析可以得到自振頻率 fn，利用式 (1)得到 6 根鋼絲繩的張力值，最后通過(guò)計算確定鋼絲繩張力的偏差。
2.2 提升機電控測試方案
判斷提升機運行是否穩定，最常使用的測試方法就是對比提升機的運行速度和驅動(dòng)電動(dòng)機的電流。通過(guò)智能測試儀對兩項進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，采集提升機配重上提時(shí)的速度運行曲線(xiàn)和電動(dòng)機電流曲線(xiàn)，分析曲線(xiàn)變化規律，從而判斷提升機運行是否平穩。
2.3 主軸承振動(dòng)測試方案
在提升機正常運行下，利用測振儀器對電動(dòng)機和滾筒的連接主軸承進(jìn)行振動(dòng)檢測，經(jīng)過(guò)儀器自帶的軟件進(jìn)行頻譜分析后得到振動(dòng)頻譜圖，再與軸承的故障頻率進(jìn)行比對，從而判斷頻譜中是否存在軸承的故障頻率，進(jìn)而確定主軸承是否存在故障。主軸承振動(dòng)測試測點(diǎn)及方向如圖 1 所示。
圖1 主軸承振動(dòng)測點(diǎn)位置及方向
在提升機正常提升時(shí)，分別在主軸承的驅動(dòng)端和非驅動(dòng)端，對主軸承的水平、垂直和軸向 3 個(gè)方向進(jìn)行振動(dòng)監測。
3 故障診斷分析
3.1 鋼絲繩張力測試分析
鋼絲繩張力測試在 2 種工況下進(jìn)行，分別是配重在井口時(shí)和配重在井底時(shí)。測試時(shí)，提升機要保持靜止狀態(tài)，用小錘依次敲擊鋼絲繩，并用測振儀器記錄數據。從非驅動(dòng)側到驅動(dòng)側的鋼絲繩編號為 1～6，如圖 2 所示。鋼絲繩振動(dòng)測試結果如表 1 所列。
圖2 鋼絲繩振動(dòng)測試示意
表1 鋼絲繩振動(dòng)測試結果
由表 1 計算可知，當配重在井口時(shí)，鋼絲繩張力的最大偏差為 8.3%；當配重在井底時(shí)，鋼絲繩張力的最大偏差達到了 13.6%。井底時(shí)，鋼絲繩張力的最大偏差超過(guò)了《煤礦安全規程》第 411 條要求的“任一根提升鋼絲繩的張力同平均張力之差不得超過(guò)±10%”，表明這 6 根鋼絲繩所承受的拉力不平衡。因此，確定鋼絲繩振動(dòng)的原因是張力不平衡。
3.2 提升機電控系統測試分析
提升機的運行由電控系統控制，使用智能測試儀采集提升機配重上提時(shí)的速度曲線(xiàn)和電動(dòng)機電流曲線(xiàn)，如圖 3、4 所示。為了分析提升機最大速度運行時(shí)提升速度和電動(dòng)機電流的細節變化，通過(guò)處理得到局部放大圖，如圖 5、6 所示。
圖3 配重上提時(shí)提升機的運行速度曲線(xiàn)
圖4 配重上提時(shí)電動(dòng)機的電流曲線(xiàn)
圖5 配重上提時(shí)運行速度局部放大圖
圖6 配重上提時(shí)電動(dòng)機電流局部放大圖
由圖 5 可知，提升機配重上提時(shí)，運行速度有明顯的周期性變化，周期為 14.7/10=1.47 s，頻率為周期的倒數，通過(guò)計算得到速度變化頻率 f1=1/1.47≈0.68 Hz。
由圖 6 可知，提升機配重上提時(shí)，電動(dòng)機電流同樣有明顯周期性變化，周期為 14.6/10=1.46 s，頻率f2=1/1.46≈0.68 Hz。
綜合上述計算，提升機運行速度和電動(dòng)機電流出現同頻率周期性變化，初步判斷可能是由于提升機的控制系統出現故障，導致電動(dòng)機電流出現周期性變化，進(jìn)而引起速度的周期性變化。
3.3 主軸承座振動(dòng)結果頻譜分析
按照 2.3 中制定的方案，在提升機正常運行時(shí)，對主軸承的驅動(dòng)端進(jìn)行振動(dòng)測試，其水平方向和垂直方向的振動(dòng)頻譜如圖 7、8 所示。
圖7 主軸承座驅動(dòng)端水平方向振動(dòng)頻譜圖
圖8 主軸承座驅動(dòng)端垂直方向振動(dòng)頻譜圖
由圖 7、8 可知，振動(dòng)的主頻率中沒(méi)有軸承故障特征頻率，表明軸承運行狀態(tài)良好，未出現故障。但是在水平和垂直方向的頻譜圖中，都發(fā)現 600 Hz 頻率及其倍頻成分，且該頻率成分的幅值最高，其對應的是 2 倍的 SCR (全波整流可控硅故障特征頻率)。在頻譜圖中出現此頻率，說(shuō)明電控系統出現故障，導致提升機運行速度不穩，與前面測試的速度圖可以相互印證。
將同樣測點(diǎn)、同樣方向該頻率成分的單峰幅值與該礦主井使用的軸承 (與副井相同)相比較，結果如表2 所列。
表2 頻率 600 Hz 時(shí)主井和副井主軸承座驅動(dòng)端振動(dòng)幅值比較
由表 2 可以看出，副井垂直方向的 600 Hz 頻率成分的單峰幅值明顯比主井大很多。根據直流電動(dòng)機相關(guān)理論，出現該頻率成分 (600 Hz)即表明電氣故障。結合提升機運行速度圖和電動(dòng)機電流曲線(xiàn)出現的周期性變化，共同將問(wèn)題指向了電動(dòng)機電控。通過(guò)后期聯(lián)系電控廠(chǎng)家，消除電控系統的故障、平穩運行后，鋼絲繩抖動(dòng)問(wèn)題得到明顯改善。
4 結語(yǔ)
鋼絲繩張力測試表明，6 根繩的自振頻率不同，根據鋼絲繩張力同其自振頻率的平方成正比，確定鋼絲繩所承受的拉力不平衡。電控系統測試和主軸承振動(dòng)頻譜分析結果，明確了鋼絲繩抖動(dòng)的原因是電控系統控制模塊的異常，使得提升機對速度的控制不穩定。在這種不穩定狀態(tài)下，加之鋼絲繩張力也不平衡，從而導致在運行中鋼絲繩的抖動(dòng)。
上一頁(yè)
下一頁(yè)
上一頁(yè)
下一頁(yè)
產(chǎn)品推薦
