【摘要】：通風(fēng)機(jī)作為煤礦的主要輔助設(shè)備,其正常運(yùn)行是煤礦安全生產(chǎn)、救災(zāi)通風(fēng)、合理通風(fēng)的重要保障,一旦出現(xiàn)異常,將會對煤礦造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至危及井下人員安全。因此,對煤礦主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行及時(shí)的故障診斷很重要。本文以煤礦主通風(fēng)機(jī)為研究對象,結(jié)合PLC、MATLAB、工控機(jī)等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取、故障診斷。改進(jìn)希爾伯特-黃變換(HHT)算法并將它用于軸承振動信號特征提取方法。由于原始的HHT方法存在模態(tài)混疊、均值曲線擬合以及端點(diǎn)效應(yīng)等缺點(diǎn),本文對HHT算法的核心部分經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)進(jìn)行改進(jìn),提出自適應(yīng)局部均值的EMD算法。運(yùn)用全部極值點(diǎn)和零點(diǎn)間的數(shù)據(jù)作為局部特征尺度,求得的局部均值更接近理想均值;引入正交指數(shù)評價(jià)極值點(diǎn)階次特性與頻率分量之間的對應(yīng)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)確定極值點(diǎn)的優(yōu)化階次。通過仿真對比說明改進(jìn)算法能夠減少計(jì)算時(shí)間和迭代篩選次數(shù),并將該改進(jìn)算法用于風(fēng)機(jī)振動時(shí)域信號分解,得到一系列固有模態(tài)函數(shù)(IMF),最后采用固有模態(tài)函數(shù)能量熵的方法提取出故障特征值,為故障診斷奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。運(yùn)用極限學(xué)習(xí)機(jī)(ELM)算法進(jìn)行風(fēng)機(jī)故障診斷。針對ELM隨機(jī)選擇隱含層輸入權(quán)值和閾值的缺陷,引入粒子群算法(PSO)對其隱含層進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)。為了克服引入PSO造成的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練耗時(shí)過長、容易陷入局部最優(yōu)的問題,運(yùn)用量子行為粒子群(QPSO)對ELM進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)隱含層參數(shù)尋優(yōu),同時(shí),為增強(qiáng)對未知樣本的學(xué)習(xí)能力,網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的目標(biāo)函數(shù)同時(shí)考慮經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)最小化和結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化,并將該算法用于煤礦主通風(fēng)機(jī)故障診斷中。仿真對比說明該算法在進(jìn)行故障診斷時(shí)的準(zhǔn)確性、時(shí)效性均能達(dá)到令人滿意的效果。
【圖文】：

煤礦主通風(fēng)機(jī)故障分析與振動數(shù)據(jù)采集Fault Analysis and Vibration Data Acquisition ine Main Ventilator1 煤礦主通風(fēng)機(jī)與軸承結(jié)構(gòu)簡介（Brief Introduction of Miin Ventilator and Bearing Structure）礦井通風(fēng)機(jī)是煤礦生產(chǎn)重要的設(shè)備，它是礦井的“肺”。它的運(yùn)行狀態(tài)直到煤礦的安全和生產(chǎn)效率。通風(fēng)機(jī)按照氣流、壓力、轉(zhuǎn)速等不同指標(biāo)進(jìn)行，通風(fēng)機(jī)可以分為很多類，可通常是按氣流運(yùn)動來分，離心式、軸流式和通風(fēng)機(jī)是其主要類型[25]。煤礦使用最廣泛的是離心式和軸流式。在壓力較境下多用離心式通風(fēng)機(jī)，在壓力較小的環(huán)境下多用軸流通風(fēng)機(jī)。本文測試流式通風(fēng)機(jī)，如圖 2-1。

圖 2-2 滾動軸承結(jié)構(gòu)Figure 2-2 Structure of the rolling bearing由于外在復(fù)雜的環(huán)境影響，比如載荷、潤滑、安裝等因素的影響，礦井通風(fēng)機(jī)很容易發(fā)生故障。這些癥狀往往表現(xiàn)在軸承振動異常上。如果不對通風(fēng)機(jī)故障進(jìn)行及時(shí)診斷，出現(xiàn)事故才做出反應(yīng)，這就會造成了風(fēng)機(jī)軸承損壞，更為嚴(yán)重地可能造成井下安全事故。給礦井和礦下工人帶來不可挽回的后果。2.2 煤礦主通風(fēng)機(jī)常見故障（Common Faults of Mine MaVentilator）煤礦主通風(fēng)機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，它內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此故障種類較多煤礦主通風(fēng)機(jī)常見的故障有以下幾類：(1)轉(zhuǎn)子不平衡轉(zhuǎn)子不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見故障之一。理想狀態(tài)下，，軸承承壓一樣，回旋體平衡。但實(shí)際廠家出產(chǎn)的軸承產(chǎn)品材質(zhì)不均等現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，這就造成了軸承不平衡。轉(zhuǎn)子不平衡的表現(xiàn)為振值隨軸承運(yùn)行時(shí)間延長逐漸增大。轉(zhuǎn)子不平衡會產(chǎn)
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD441

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2542826