机械设备服务介绍

矿山提升机是矿山运输系统的“咽喉设备”，其运行状态直接关系到矿工生命安全与生产效率。振动与冲击是提升机故障的重要表征——轴承磨损、齿轮啮合不良、卷筒偏摆等问题，都会通过振动信号释放预警。因此，现场开展振动与冲击测试，是及时识别隐患、预防恶性事故的核心手段。本文结合矿山现场的复杂环境与设备特性，详细拆解测试实施的关键步骤，并梳理易被忽视的注意事项，为一线测试人员提供可落地的操作指南。

测试前的方案规划与准备

测试实施前，需先制定详细方案，明确“测什么、怎么测、谁来测”。方案核心包括：测试目的（如评估主轴轴承健康状态、识别减速机齿轮冲击源）、依据标准（如GB/T 29531-2013《矿山机械振动监测与诊断规范》、AQ 2051-2016《金属非金属矿山提升机安全规程》）、测试位置（覆盖主轴轴承座、减速机输入/输出轴、卷筒支轮、电机两端轴承等关键部位）、人员分工（测试工程师负责设备操作，现场协调员对接矿山调度，安全监护员盯防风险点）。

设备准备要适配矿山环境：振动传感器优先选压电式（抗干扰强，适合高温多尘场景），量程需覆盖提升机额定振动值（一般选±16m/s²加速度量程）；数据采集仪需便携、带电池供电（应对电源不稳定），支持多通道同步采集（至少8通道，满足多部位同时测试）；线缆用屏蔽双绞线（减少电磁干扰），长度匹配测试位置（避免信号衰减）。

需提前与矿山方对接两项信息：一是提升机历史故障记录（如近半年是否轴承烧损、钢丝绳断丝），便于针对性设置测试重点；二是运行时刻表（如每日10点-12点为空载调试时间），确保测试与生产节奏不冲突。

现场勘查与风险识别

到达现场后先做勘查，重点排查环境与安全因素。空间方面，确认提升机房高度（如卷筒顶部安装需脚手架）、周边障碍物（如电缆桥架是否遮挡）；电源方面，找稳定220V插座（或备移动电源），测试电压波动（不超±5%，避免损坏设备）。

环境风险关注三点：粉尘（煤矿机房煤尘浓度超10mg/m³时，设备需套防尘罩）、温度（电机附近达60℃，选耐高温传感器）、湿度（南方雨季超80%，采集仪贴防潮膜）。

安全风险是核心：识别旋转部位（主轴、卷筒）、运动部件（钢丝绳、容器），设警示带（距旋转部位≥1.5米）；确认紧急停机按钮位置（每台至少2个），与操作人员约定信号（如鸣笛三声停止测试）；检查消防设施（灭火器保质期、通道畅通）。

某金属矿山曾因未排查电缆桥架遮挡，导致传感器安装需攀爬增加坠落风险，后来调整测试位置到桥架下方轴承座，才解决问题。

传感器的选型与精准安装

传感器选型匹配测试需求：测高频振动（齿轮啮合冲击，100-1000Hz）选压电式；测低频振动（卷筒偏摆，1-10Hz）选磁电式；测冲击信号（制动闸瓦撞击，加速度超20m/s²）选ICP传感器（内置电荷放大器，抗过载达1000m/s²）。

安装位置关键：主轴轴承座测垂直（V）、水平（H）方向（轴承径向振动主方向）；减速机测输入轴（高速端）、输出轴（低速端）径向振动（齿轮冲击传递路径）；卷筒测支轮处圆周方向（T）振动（卷筒偏摆的径向冲击更敏感）；电机测两端轴承座垂直与水平方向（电机不平衡或联轴器不对中表征）。

安装方式确保稳定：磁座固定前，用砂纸+无水乙醇清理表面锈迹油污，吸附后晃动无松动；胶粘用环氧高温胶（耐150℃），涂抹均匀按压10分钟；螺丝固定用内六角螺丝（扭矩5N·m），避免振动松动。

某煤矿减速机测试中，因表面煤尘未清理导致磁座松动，数据出“毛刺”，后来重新清理改用胶粘，信号信噪比从3:1提升到15:1。

测试参数的科学设置

采样频率满足Nyquist定理：采样频率（Fs）≥2倍最高分析频率（Fmax）。提升机典型频率：主轴转频（1-10Hz）、齿轮啮合（50-500Hz）、轴承特征（100-1000Hz），故Fmax设1000Hz，Fs设2000Hz以上（建议2560Hz，便于FFT分析）。

量程避免过载与欠量程：预测试得空载主轴轴承振动1-3m/s²，满载3-8m/s²，量程选±16m/s²（覆盖最大值2倍）；测制动冲击量程选±50m/s²以上。

通道设置清晰标注：采集软件中填“通道编号+测试位置+方向”（如“Ch1-主轴轴承座-垂直”），避免混淆；设置触发条件（如振动超10m/s²自动记录，捕捉冲击）。

某金属矿山制动测试中，最初未设触发条件，冲击信号未完整记录，后来设阈值15m/s²，成功捕捉闸瓦撞击信号（加速度峰值32m/s²）。

典型工况的覆盖与执行

测试需覆盖全工况：空载（无载荷，测电机、减速机空载振动，识别不平衡/不对中）、满载（额定载荷，测主轴、卷筒振动，识别轴承磨损/卷筒偏摆）、加速（静止到额定速度，测扭矩变化冲击，识别齿轮间隙大/联轴器松动）、匀速（稳定运行，测稳态振动，识别齿轮啮合不良/轴承疲劳）、减速（额定速度到停止，测制动冲击，识别闸瓦磨损/制动间隙不当）。

每个工况运行至少3周期：如空载上下3次，取平均值避免偶然；满载用标准砝码，确保载荷一致；加速/减速记录加速度值（如加速10秒，0.5m/s²），关联振动数据。

某铁矿仅测匀速工况，未发现减速机齿轮间隙大问题（加速时冲击明显，匀速不明显），补充加速测试后才识别隐患并调整。

数据采集的实时管控

采集时实时监控数据：看波形图（尖峰代表冲击，周期性波动代表不平衡）、频谱图（轴承特征频率峰值代表磨损，齿轮啮合边带代表缺陷）。

异常数据立即排查：波形杂波可能传感器松动（检查磁座/胶粘）；频谱未知峰值可能电磁干扰（检查线缆接地）；振动突增可能设备故障（如钢丝绳跳槽，通知停机）。

记录运行参数：用笔记或手机记速度（如6m/s）、载荷（10吨）、电压（380V）、电流（150A），关联振动数据（如载荷增加振动增大，可能轴承载荷过大）。

某煤矿测试中，主轴轴承振动从2m/s²升到8m/s²，检查发现磁座松动，重新固定后恢复正常，避免无效数据。

现场应急场景的应对

提前制定应急方案：设备故障（传感器损坏备2-3个同型号，采集仪死机重启恢复参数）；提升机故障（突然停机/异响，停止测试撤离，通知维修）；人员安全（被旋转部件碰到，用急救包止血，打120）。

应急工具随身带：扳手（固定传感器）、螺丝刀（调参数）、灭火器（电气火灾）、急救包（创可贴、止血带）、手电筒（光线不足）。

某金属矿山采集仪死机，测试人员重启并用备份参数恢复，5分钟恢复测试，未影响生产。

环境干扰的规避策略

电磁干扰：采集仪接地（接地线连机房接地桩，电阻≤4Ω）；线缆远离动力线（≥0.5米，避免平行）；干扰严重用50Hz陷波器（滤工频）。

粉尘干扰：传感器套透气防尘罩（无纺布，不影响散热）；采集仪放防尘箱（或塑料袋，留线缆口）；测试后毛刷清粉尘，压缩空气吹接头。

温度干扰：传感器工作温度-20℃到80℃，超80℃用石棉垫隔离；采集仪避免阳光直射，放阴凉处。

某水泥厂测试中，动力线与传感器线缆平行导致50Hz干扰，后来垂直布置加陷波器，干扰下降90%。

设备的现场维护与校准

测试前校准传感器：用标准振动台（如B&K 4294），设10Hz、1g正弦振动，读输出电压算灵敏度（灵敏度=输出电压/加速度），误差≤±5%，否则调系数。

测试中保护设备：避免传感器碰撞（线缆不绕钢丝绳）；采集仪不进水（雨天用伞遮）；设备不摔落（放平稳台面，不用时装防护箱）。

测试后维护：无水乙醇擦传感器油污，检查线缆破损（用绝缘胶带缠）；采集仪充电至满，放防潮防护箱。

某煤矿因未校准传感器，数据比实际高20%，后来每次校准，准确性提升100%。

数据有效性的即时验证

采集后立即验证：重复测试（同一工况测两次，偏差≤10%有效）；基线对比（与之前正常数据比，超2倍需排查）；信噪比（信号/噪声≥10:1，否则无效）。

某铁矿满载测试第一次4m/s²，第二次6m/s²，偏差50%，检查发现第二次载荷不足，重新加载后偏差5%，验证有效。

检查数据完整性：每个工况对应运行参数（速度、载荷）记录，缺失需补充测试，确保后续分析能关联原因。