[發明專利]振動篩減振彈簧故障診斷方法

無效

• 申請號: 201310134768.3
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103234742A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 劉初升;彭利平;趙躍民;李珺;董海林;王秀;田桂云
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種彈簧故障診斷方法，特別涉及一種振動篩減振彈簧故障診斷方法。

背景技術

在選煤行業，通常是利用單個金屬圓柱螺旋壓縮彈簧或多個該類彈簧的并聯組合體構成振動篩的主減振裝置。由于受長期靜、動壓載荷，實際生產中彈簧常發生嚴重扭曲變形、簧絲裂痕、卡牢或簧力不足等損壞或故障。彈簧在強交變載荷下，疲勞或碰撞摩擦引起的簧絲損傷如果不能及時發現和排除，微觀上會影響彈簧的材料特性及實際剛度，使之非線性傳遞特性明顯增強且不滿足設計標準要求，而宏觀上將引起篩體的不穩定振動(如篩箱橫向擺動和兩側板對稱點雙振幅差過大)，不僅會影響設備篩分效率，還會激發篩機的高階彈性振動而降低其可靠性。可以說，彈簧健康與否對篩體結構壽命具有直接影響。

現階段對彈簧故障的診斷主要包括兩類方法：一、從彈簧零件簧絲角度，利用金屬失效和疲勞分析的方法進行故障診斷。實行這類方法時，一般先在掃描電鏡上觀察彈簧表面、裂紋分布、裂紋形貌及裂紋端口特征等，再對能譜測定結果等進行分析診斷；二、從系統振動信號分析角度，利用彈簧失效前后振動加速度信號的廣義頻率響應函數(GFRF)的譜特征變化的原理，進行非線性譜分析來診斷失效，或者利用包絡解調法從多源多干擾信號中分離出系統固有頻率成分的振動信號進行分析。以上方法應用到振動篩彈簧故障診斷中時，前者需要在停機狀態下，須將彈簧拆卸下來進行分析，而且工作環境所致的彈簧表面其他顆粒物較多，易影響電鏡掃描效果；后者雖然避免了前者的缺陷，且能用于在線測試，但必須要先利用大量的已知彈簧樣本建立正常彈簧與失效彈簧的標準GFRF譜特征數據庫，操作過程復雜。

中國專利201110392168.8公開了一種礦用振動篩在線監測與故障診斷裝置及其方法，實現了彈簧的在線監測、故障診斷及報警功能，從而提高了振動篩的使用安全性，但是對四個彈簧同時監測時需要八只三向加速度傳感器及對應的采集卡，對彈簧振動信號的處理過程比較復雜，此外還需要建立歷史特征數據等。

發明內容

本發明的目的是要提供一種振動篩減振彈簧故障診斷方法，解決當前彈簧失效分析及振動診斷的操作復雜的問題。

本發明目的是通過以下技術方案實現的：該彈簧故障診斷方法利用彈簧均無故障下的各彈簧實測靜態變形量的數值與某彈簧發生故障后各彈簧的實測靜態變形量值進行比較，判斷初始故障彈簧位置；進而，對某彈簧故障后的振動篩四彈簧支座處的實測自由振動響應進行分析，進一步精確確定故障彈簧位置；具體步驟如下：

(1)?硬件布置：將位移傳感器安裝在振動篩底座上，用于測試彈簧上壓板的移動位移量，該移動位移量即為壓縮彈簧的壓縮變形；位移傳感器采集的信號由信號采集卡傳輸到計算機中；

(2)?彈簧均無故障時的數據采集：彈簧均無故障情況下，將一重物放置于振動篩篩面任意位置處，使篩面下沉，同時篩面四角的減振彈簧均發生線性壓縮變形，但不發生壓并，利用位移傳感器采集重物放置前后四個彈簧的壓縮變形變化量；

(3)?彈簧故障時的數據采集：彈簧故障時，將所述步驟(2)的同一重物放置于所述步驟(2)的振動篩篩面任意位置處，使篩面下沉，同時篩面四角的減振彈簧均發生線性壓縮變形，但不發生壓并，利用位移傳感器采集重物放置前后四個彈簧的壓縮變形變化量；將所述步驟(2)的同一重物從放置的所述步驟(2)的振動篩篩面任意位置處迅速取出，篩體作自由振動，利用位移傳感器采集四彈簧壓板處的自由振動信號；上述壓縮變形變化量和自由振動信號均通過采集卡傳輸入計算機中，儲存等待處理；

(4)?靜態下的故障彈簧診斷：將所述步驟(2)和所述步驟(3)的四個彈簧的壓縮變形變化量一一對應相減求差，所得到的故障前后各彈簧的壓縮變形變化量的差值中絕對值最大的所對應的彈簧即初始診斷為故障彈簧；

(5)?動態下的故障彈簧診斷：將所述步驟(3)的自由振動信號的范圍、最大值、方差以及均方根四個參量進行計算，利用三維條形圖直觀反映各參量值在各測點處的大小關系，即橫坐標為參量類型，縱坐標為參量值，斜坐標為測點位置，四參量中含最大參量值個數最多的測點位置所對應的彈簧定位為故障發生處；將上述自由振動信號分成若干段數據，進行FFT分析，得到全程數據的頻譜特性，利用三維譜陣將各測點的幅值譜定間隔隔開，即橫坐標為頻率，縱坐標為譜值，斜坐標為測點位置，構成測點―頻率―譜值的三維譜陣；對三維譜陣中各測點自由振動響應信號的頻譜峰值進行比較，頻譜峰值最大處對應了故障彈簧位置；