[发明专利]一种通过综合分析对高炉炉顶齿轮箱的故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高炉炉顶齿轮箱的故障诊断方法，特别是一种综合运用声发射信号分析、无线测温分析和油液分析对2000m³高炉无料钟炉顶齿轮箱故障诊断方法。

背景技术

作为大型低速重载设备的高炉炉顶齿轮箱是高炉布料的关键设备。这类设备的主要特点是工作转速低，承受载荷大，运转不连续。由于低速运转，载荷复杂多变，设备长时间运行，加上生产环境恶劣、润滑不良的原因，设备容易发生故障。一旦突发故障，将直接影响到高炉乃至整条生产线的正常运行，严重时甚至造成人员伤亡，而设备结构的复杂性使得维修起来十分困难，维修费用很高，给企业造成巨大的经济损失和不良影响。因此，对高炉炉顶齿轮箱的状态监测和故障诊断具有十分重要的现实意义。

目前，以电机电流检测在高炉炉顶齿轮箱故障诊断中的应用最为广泛。但仅靠检测电机电流检测，一般很难将故障控制在萌芽阶段，也不能判断全部类型的故障和故障定位。运用油液检测分析技术可以获取设备的润滑和损伤状态，确定设备发生故障的部位和类型。但相比对声发射信号和齿轮箱内部温度的实时采集和分析，采用定期提取油液进行分析的方法在及时发现设备故障方面存在局限性。因此，应用声发射检测技术对微弱故障信号进行特征提取，并将其与油液检测技术及无线测温技术进行综合，能有效地克服单一方法进行故障诊断的不足，提高诊断的准确率。

发明内容

本发明的目的在于，通过提供一种对高炉炉顶齿轮箱进行故障诊断的方法，及时发现高炉炉顶齿轮箱的故障隐患，提高故障诊断的准确率，为钢铁企业提供有效的维修建议，为高炉炉顶齿轮箱进行成功的故障诊断提供重要的理论基础和实现方法。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种综合运用声发射检测分析、无线测温分析和油液分析对2000m³高炉无料钟炉顶齿轮箱故障诊断方法，包括如下步骤：

声发射测点选择在上部齿轮箱的旋转电机输入端和输出端及大齿轮箱外壳水平方向和垂直方向共6个测点，检测裂纹扩展的声信号，用来监测上部齿轮箱轴承和齿轮、下部大齿轮箱的连接轴及大齿轮箱内部的轴承和齿轮的运行状态。传感器的安装方式是在选择好的测点位置将与传感器接触表面打磨光滑，然后涂抹上耐高温的真空脂，使声发射传感器底座与被测物表面直接接触。传感器的固定方式采用高强度磁力座进行固定。

声发射信号分析：

将声发射传感器实时采集到的声发射信号经电缆传输至数据采集器中进行放大、深度滤波和A/D转换后上传至计算机中，对信号进行形态滤波处理。作出结构元素过程中声发射信号能量比SNER的值随结构长度增大时的变化情况图，取SNER值最大时的结构元素对信号进行滤波。然后将滤波后的信号进行小波降噪处理。具体步骤为：先选择一个小波基和分解层数，对信号进行小波分解；确定阈值函数，选择通过阈值规则得到的阈值对分解得到的高频系数进行量化；根据量化后的最低层低频近似信号和各层高频细节信号，作小波重构。最后，对小波降噪处理后的信号进行希尔伯特解调分析。找出低频段突出的频率成分，判断这些频率成分是否存在故障特征频率的基频和倍频的关系。如果存在，判断为有故障隐患。再根据基频成分，对比依照理论和公式计算得到的故障特征频率，判断故障发生的部位。

无线测温分析：

设计应用于高炉炉顶齿轮箱的无线测温系统，包括无线测温采集装置、无线测温传输装置、无线路由中继站、无线中心接收站、数据采集软件。

该无线测温系统可用于各种物体表面温度数据采集与无线传输，它通常独立安装在现场，将采集的数据定时发送至距离最近的中继站，再由中继站将采集的数据传输至中心站，也可以直接将采集的数据传输至中心站。

用无线测温采集装置，即温度传感器将被测部位的温度信号传给无线测温传输装置进行传输。由于现场的环境与监测距离各不相同，采集装置与传输装置的安装也应作出相应的调整，以排除干扰。

无线测温传输装置用于接收温度传感器发出信号并将其转化为标准的电压信号进行下一步的传输，从而保证数据在无线网络中的正常传输。通常情况下，传输装置与采集装置邻近安装，确保数据的稳定传输和转化。

无线路由中继站是该系统的主要网络设备。它是一种无线路由转发装置，它平时处于“待接状态”，一旦接收到采集的数据信号或其它中继站转发的数据信号时，便将接收到的数据信号发送到下一个中继站或无线中心接收站，覆盖范围广，它具有信号传递“接力”功能，使数据的传输距离到达要求。