在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在故障診斷的應(yīng)用論文

　　煤礦行業(yè)作為高危行業(yè)，雖然煤礦機(jī)械設(shè)備極大的發(fā)展，但是仍然處在較為落后的人力操控階段。當(dāng)煤礦設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，需要耗費(fèi)較大的人力物力進(jìn)行故障診斷。這不僅降低了煤礦生產(chǎn)的效率，而且若是操作不當(dāng)，由于惡劣的運(yùn)行環(huán)境，極易引起安全事故。因此，煤礦行業(yè)急需引進(jìn)井下設(shè)備故障診斷的在線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)前，其他行業(yè)的機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)發(fā)展迅速，而煤礦行業(yè)應(yīng)用較少，尤其是在監(jiān)測(cè)監(jiān)控工作面刮板輸送機(jī)的運(yùn)行及故障診斷方面，少之又少。刮板輸送機(jī)的在線(xiàn)故障診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)十分有利于井下的安全高效生產(chǎn)，該系統(tǒng)不僅可以避免刮板輸送機(jī)因故障無(wú)法運(yùn)行，導(dǎo)致工作面停產(chǎn)；而且可以在線(xiàn)監(jiān)測(cè)刮板輸送機(jī)的各部件運(yùn)行情況，及時(shí)診斷發(fā)生故障的部件或者預(yù)測(cè)發(fā)生設(shè)備故障的情況，確保工作人員可以迅速的解決問(wèn)題，保障井下生產(chǎn)的順利進(jìn)行，同時(shí)，也可延長(zhǎng)刮板輸送機(jī)各部件的使用壽命，對(duì)煤礦井下設(shè)備維護(hù)具有重要的實(shí)際意義。

　　1刮板輸送機(jī)監(jiān)測(cè)部件及測(cè)點(diǎn)

　　1.1監(jiān)測(cè)參數(shù)

　　根據(jù)刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及實(shí)際操作時(shí)的重要影響參數(shù)，分別對(duì)減速器和電機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)參數(shù)的選取。減速器的監(jiān)測(cè)參數(shù)有：減速器齒輪振動(dòng)監(jiān)測(cè)、油溫和冷卻水溫度監(jiān)測(cè)、傳動(dòng)部噪聲監(jiān)測(cè)、齒輪磨損監(jiān)測(cè)及減速器冷卻管處流量計(jì)和壓力表監(jiān)測(cè)。電機(jī)的監(jiān)測(cè)參數(shù)有：電機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)、電機(jī)軸頭、軸承蓋、進(jìn)出水口等溫度監(jiān)測(cè)、絕緣性監(jiān)測(cè)、電機(jī)噪聲監(jiān)測(cè)及電機(jī)諧波監(jiān)測(cè)。

　　1.2主要監(jiān)測(cè)部件

　　刮板輸送機(jī)發(fā)生故障時(shí)一般表現(xiàn)為設(shè)備振動(dòng)頻率及溫度變化的異常，因此，基于此故障表現(xiàn)形式，我們主要對(duì)刮板輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和易發(fā)熱的部件進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控，即對(duì)刮板輸送機(jī)的減速器和電機(jī)作為主要監(jiān)測(cè)部件。（1）減速器。減速器是刮板輸送機(jī)傳動(dòng)部的主要部件，主要由齒輪、軸承和轉(zhuǎn)軸組成。若減速器振動(dòng)異常時(shí)，會(huì)使得齒輪及軸承間隙擴(kuò)大，影響軸承的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)縮短減速器的使用壽命；若減速器溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)使得軸承滾珠與齒輪嚙合面的損害，影響減速器運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。如圖1為減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。（2）電機(jī)。電機(jī)是刮板輸送機(jī)傳動(dòng)部的主要?jiǎng)恿υ搭^，若電機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)異常時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部部件發(fā)生損害，對(duì)其進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，可以避免電機(jī)零部件的損害和電機(jī)部件因振動(dòng)導(dǎo)致的部件產(chǎn)生的位移偏差；電機(jī)的運(yùn)行極易發(fā)熱，若電機(jī)溫度過(guò)高時(shí)，對(duì)其進(jìn)行溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以有效避免因電機(jī)過(guò)熱導(dǎo)致的電機(jī)損壞，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命。

　　1.3主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

　　選擇合適的刮板輸送機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)于提高故障監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性及實(shí)用具有重大意義。（1）減速器。由于減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，本次對(duì)減速器的監(jiān)測(cè)中，選取了多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分為外部和內(nèi)部監(jiān)測(cè)點(diǎn)。外部監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于減速器外部，主要用于監(jiān)測(cè)齒輪及軸承的振動(dòng)情況；內(nèi)部監(jiān)測(cè)點(diǎn)安設(shè)在減速器內(nèi)部，主要用于監(jiān)測(cè)減速器內(nèi)部油溫及軸承溫度。測(cè)點(diǎn)布置方式分為水平方向、垂直方向和軸向三種。其中，水平方向的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)體現(xiàn)設(shè)備的實(shí)際工作狀況效果最好，軸向次之，垂直方向最差。如圖2所示，為減速器外部測(cè)點(diǎn)布置情況圖。（2）電機(jī)。由于電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其內(nèi)部無(wú)法按照傳感器，本次電機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安設(shè)在電機(jī)外部，安設(shè)部位分別外電機(jī)的驅(qū)動(dòng)端和自由端，安設(shè)方向?yàn)樗�平方向且垂直于轉(zhuǎn)軸方向，主要目的為監(jiān)測(cè)電機(jī)的振動(dòng)和溫度變化。

　　2在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在刮板輸送機(jī)故障診斷中的應(yīng)用

　　根據(jù)實(shí)際設(shè)備運(yùn)行過(guò)程及設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用的主要步驟有：首先通過(guò)在減速器和電機(jī)上安設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將刮板輸送機(jī)各部件與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行中的刮板輸送機(jī)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，然后監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行故障特征分析，并準(zhǔn)確的診斷出發(fā)生故障的部件，最后下達(dá)設(shè)備維護(hù)指令，命令工作人員對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行設(shè)備拆解和維修或排除設(shè)備隱患。

　　2.1在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備

　　綜合考慮監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和研究對(duì)象的工作環(huán)境，對(duì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了完善，建立了集成式的井下設(shè)備監(jiān)測(cè)站，使得在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更加良好的滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)要求和監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境。（1）顯示屏與控制器。如圖3（a）所示，建立的集成式井下設(shè)備監(jiān)測(cè)站將控制器與顯示屏連接起來(lái)，安設(shè)數(shù)據(jù)輸入和輸出接口，箱體為可移動(dòng)箱體，顯示屏安裝在箱體上部，控制器安裝在箱體中部前方，主機(jī)箱安裝在箱體后發(fā)，傳感器和信號(hào)接收器放置在箱體的下部。（2）振動(dòng)傳感器。振動(dòng)傳感器如圖3（b）所示，安裝方式選用磁吸方式，其頭部具有磁性，可以緊密的吸附在監(jiān)測(cè)點(diǎn)處。如圖3所示，為顯示屏與控制器和振動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)圖。

　　2.2在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

　　在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)不同型號(hào)的刮板輸送機(jī)進(jìn)行故障信息采集，采集系統(tǒng)使用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)研發(fā)的應(yīng)用軟件，該軟件適用于Windows各操作系統(tǒng)，并支持SQLSERVER，ORACLE等多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)采集所得數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果分析時(shí)，利用混沌理論學(xué)及小波理論學(xué)的原理，可以檢測(cè)提取刮板輸送機(jī)故障早期發(fā)出的微弱信號(hào)，通過(guò)系統(tǒng)的消噪功能進(jìn)行設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)噪音處理，提取到較為準(zhǔn)確的故障信號(hào)。如圖4所示，為在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備的布置及應(yīng)用情況圖。

　　3在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用效益

　�。�1）經(jīng)濟(jì)效益。由于刮板輸送機(jī)在煤礦中的使用環(huán)境十分惡劣，且長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，導(dǎo)致其極易發(fā)生設(shè)備故障。因此，礦方需要花費(fèi)大量的人力和物力，去對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行定時(shí)的檢查和定期的維修。如果使用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不僅可以減少設(shè)備發(fā)生故障的概率，保障煤礦生產(chǎn)的安全平穩(wěn)進(jìn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，而且可以減少煤礦在設(shè)備維修方面的人力和物力投入。同時(shí)，可以避免傳統(tǒng)設(shè)備維修時(shí)，維修人員無(wú)法判斷設(shè)備故障部件，而對(duì)全部部件更換的情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的判斷故障部件，減少維修成本。（2）安全效應(yīng)。由于煤礦井下工作環(huán)境的惡劣性，當(dāng)刮板輸送機(jī)設(shè)備發(fā)生故障，維修人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行搶修時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間處于該環(huán)境中，極易發(fā)生安全事故問(wèn)題。而當(dāng)使用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行故障診斷時(shí)，可以提前觀測(cè)到設(shè)備的故障原因，在極短的時(shí)間內(nèi)解決設(shè)備故障問(wèn)題，保證工作面生產(chǎn)的順利進(jìn)行，保障維修人員的生命安全。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　刮板輸送機(jī)的在線(xiàn)故障診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)井下的安全高效生產(chǎn)十分有利，本文綜合考慮刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和其實(shí)際工作運(yùn)行環(huán)境等情況，對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)參數(shù)、監(jiān)測(cè)部件和主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行了分析研究，并對(duì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的設(shè)備及應(yīng)用方式進(jìn)行了闡述。實(shí)踐證明，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在刮板輸送機(jī)故障診斷中的應(yīng)用，對(duì)煤礦企業(yè)具有經(jīng)濟(jì)效益和安全效應(yīng)。

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