数字热本与变用
基于有限元分析法的
立开提升机主轴振动监测系统
解波
(安徽恒源煤电股份有限公司钱营孜煤矿安徽宿州234000)
应用研究
摘要：针对提升系统的电机主轴装置及天轮达变主要承载部件的动态载荷结构变化,设计了其安全运行的监测系统。该系统利用一体化振动变送器采集振动信号，针对提升机系统振动建主其力学模型，运用有限元分析法实现对爆矿主并提升系统主轴据动的检测与诊断。结果表明本监测系统通过对提升机主辑振动的实时检测与诊斯，从而达到对爆矿立并提升承载部件的动态载荐状态的远程实时监测。
关键调：煤矿提升振动监测有限元分析法
中图分类号：TD534
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2013)05-0103-02
Systemofwinder
Vibration Monitoring
Based on Finite Element Analysis
Abstract:For the safety of the structural change of dynamic load condition of the motor's main shaft and head sheave, designed the realtime monitor system. This system use integrated transmitter to collect the vibration signal and use finite element analysis to realize the detection and diagnoses of the main shift vibration of winder based on the establishment of winder mechanical model .It tums out that this monitor system is able to achieve the remote realtim monitoring of dynamic load condition of winder with the detection and diagnoses of the main shift vibeation of winder.
Key Words:winder vibration monitoring finite element analysis
提升机是煤矿重要设备，它能否安全稳定运行直接关系到煤矿的安全生产。然而我国的煤矿大多使用的是塔式多绳摩擦提升机，主并提升电机的主轴装置及天轮作为主要承载部件，其运行状况正常与否直接影响生产的效率和安全，关系到整个系统的稳定和安全。煤矿立并提升机主轴振动监测系统的研究，是对提升系统振动建立其力学模型,运用有限元分析法来实现对其主轴及天轮振动检测与诊断，可以分析其主轴及天轮的振动规律，对振动位置和振动类型进行诊断预测，从而找出或避免及减少其危害的方法和措施，
达到安全生产的目的。 1系统组成
1.1硬件选择
本系统使用西门子公司的中型系列S7-300PLC用作信号采集及系统控制是为了满足控制应用要求而选择的。振动信号的采集与传输采用XZD-YB一体化振动变送器，该传感器集传感器和变送器为一体，采用高精度集成电路，输出为4-20mA电流信号，方便各种终端采样。
鲜疑批
电源报块（PS309SA）
PLC
CPU313@ST 312-1AR13. OABO
警
整控中心激机设备
30
图1系统结构框图
in
1.2工作原理
由振动传感器把振动速度信号转换成跟随式的4-20mA的电流信号，再经过屏蔽电缆将电流信号传输到PLC控制柜中的PLC模拟量模块；由PLC的CPU控制A/D的采集和数据的读取，最后把采集的数据进行处理，以求得所需要的振动参数，并且通过上位机中联人的有限元分析程序对振动位置以及类型进行诊断及预测，以达到对安全运行状态的判断，系统将产生继电输出信号并人到煤矿立并提升电控系统的安全回路，达到在出现温度异常时及时断开安全回路，停机检修，并与煤矿信息中心进行通讯，接收中心下达的控制命令，传送中心所需的安全运行状态参数，达到实时监控的目的(如图1)。
2有限元分析法的理论基础
2.1提升机振动力学模型的建立
立井提升机的力学模型的建立是基于对此类大型机械系统的抽象与概括，其系统具有整体刚度和质量非均匀分布、含多个独立零部件等特点。合理的力学模型既可以方使理论计算又可以满足工程上精度的需求，对于有效分析提升机的震动起到关键的作用为把提升机整体抽象成为一个力学模型，我们把整个提升机系统进行分段，看做是由多个相关但独立的质点所组成，将整个提升系统简化成为一根无质量的，轴上集中地作用有若干个质量的多自由度系统。如图2所示，第一跨度为电动机部分，第二跨度为或速器部分，第三跨度为提升机主轴部分。由于主轴上安装有轮毅，轮毅的安装一定程度上限制了主轴的变形，因而提高了主轴的刚度，所以在计算主轴的刚度时，要考虑轮毅的安装对主轴刚度的加强作用，把轮毅与主轴作一个整体来考患，即取轮毅的直径作为主轴的直径，用参数来描述轮毅对主轴的紧固程度，并引人联轴器的联结刚度参数来表明联接处的刚度的减少程度。
作者简介：解波(1983一一),安微灵暨人，工程师,现任安徽恒源煤电股份有限公司钱营技煤矿生产技术部工作,从事技术管理工作
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