在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)在煤礦帶式輸送機上的應(yīng)用
目前煤礦帶式輸送機電機軸承、減速器軸承、滾筒軸承的監(jiān)測主要依賴于紅外溫度儀定期監(jiān)測和手持振動儀檢查，但采用人工定期檢查很難系統(tǒng)地進行設(shè)備安全監(jiān)測和提前預(yù)防，因為只有在設(shè)備出現(xiàn)重大隱患時才有升溫表現(xiàn)，振動才有異常值。
1、帶式輸送機在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)方案設(shè)計
帶式輸送機在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)由上海測振的GZW50/150振動/溫度傳感器、隔爆兼本安型多路電源、交換機、數(shù)據(jù)庫以及在線監(jiān)測診斷網(wǎng)頁客戶端組成。
振動/溫度傳感器用于軸承振動、溫度信號獲取，經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換，進行數(shù)據(jù)采集與處理，通過故障診斷算法對振動、溫度信號進行分析，實現(xiàn)帶式輸送機軸承運行狀態(tài)實時診斷。診斷結(jié)果和報警數(shù)據(jù)通過交換機發(fā)送到數(shù)據(jù)庫存儲，采用數(shù)據(jù)庫信息實現(xiàn)趨勢分析、報表查詢、報告生成、診斷顯示等功能。 帶式輸送機在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計方案如圖 1 所示。
圖 1 帶式輸送機在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計方案
該系統(tǒng)主要功能分布圖如圖 2 所示。
圖 2 系統(tǒng)功能分布圖
各模塊的主要功能：
（1）參數(shù)設(shè)置功能模塊
該模塊主要設(shè)置診斷系統(tǒng)的報警值上限和下限參數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)運行參數(shù)穩(wěn)定狀態(tài)出現(xiàn)的設(shè)定值高于或者低于限值時，系統(tǒng)就會報警，起到警示的作用。
（2）圖形化總體監(jiān)測模塊
該模塊將設(shè)備的運行狀態(tài)視圖化，能夠更好地通過視覺來監(jiān)控軸承溫度和振動的大小，將檢測的結(jié)果模塊化、集中化顯示，并且能夠集中地體現(xiàn)不同部位的不同檢測結(jié)果值以及報警狀態(tài)等。
（3）報表查詢模塊
該模塊除了具有查詢功能以外，還能夠有效地記錄輸送機軸承運行狀態(tài)，并且通過表格的形式得到一定時期內(nèi)的軸承振動情況與溫度，通過數(shù)理統(tǒng)計獲得設(shè)備的運行狀態(tài)。
（4）報警查詢模塊
可以通過該模塊獲得設(shè)備運行的報警值和最大檢測值，獲得最優(yōu)的設(shè)備運行參數(shù)。
（5）歷史趨勢分析模塊
通過歷史查詢和數(shù)理統(tǒng)計，可以獲得一定時期內(nèi)的設(shè)備運行變化趨勢，以及設(shè)備在運動過程中的溫度和振動變化情況， 得出運行趨勢分析結(jié)果。
（6）實時顯示模塊
該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備運行單元的模塊化顯示，可以將軸承、測點的相關(guān)參數(shù)如軸承振動的幅度和溫度形象地在設(shè)備模型中顯示出來，獲得直觀的設(shè)備監(jiān)控。
（7）診斷報告模塊
通過軟件的處理，可以將設(shè)備的運行狀態(tài)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、整合得出設(shè)備的運行參數(shù)變化，形成運行報告。
（8）系統(tǒng)幫助模塊
提供專業(yè)知識庫與各功能模塊的使用幫助。
2、系統(tǒng)應(yīng)用實例
（1）工程背景
針對XX煤礦111帶式輸送機 12 個大型部件進行在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計。主要通過不同設(shè)備主要部件的檢測點實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸，進行故障診斷和預(yù)測，實現(xiàn)XX煤礦安全生產(chǎn)。本次的設(shè)備檢測部位主要有驅(qū)動電機、軸承、輸送帶等。
根據(jù)XX煤礦近幾年來的事故分析能夠得出，主要的事故原因除了突發(fā)事件之外，大多都是由設(shè)備軸承故障造成的，其中電機、減速機以及滾動軸承等是重要的故障點，需要定期、定時進行設(shè)備檢驗和維護，以保障礦井的安全。 本次研究主要針對帶式輸送機的關(guān)鍵部位電機、滾筒、軸承座、減速器等進行軸承振動信號的監(jiān)測，設(shè)計在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，利用傳感器、信息處理平臺等設(shè)備進行大型設(shè)備故障判斷。
（2）系統(tǒng)的工作原理
系統(tǒng)的設(shè)計需要實現(xiàn)設(shè)備運行的狀態(tài)監(jiān)控、信息傳輸與故障診斷等功能，以保證能夠在遠程檢測到設(shè)備的基本狀況。所以該系統(tǒng)應(yīng)該包括數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分、監(jiān)控服務(wù)器、故障診斷部分等。
數(shù)據(jù)采集的主要信息是設(shè)備的溫度、振動值，通過傳感器檢測設(shè)備軸承的信號。
XX煤礦采用的是礦用本安振動監(jiān)測分析儀，可對振動信號和溫度、壓力信號進行采集和濾波、放大、A/D 轉(zhuǎn)換等處理，得出初步的設(shè)備信息，然后再經(jīng)過系統(tǒng)診斷相關(guān)算法進行信號加工處理，處理后的參數(shù)分析結(jié)果（溫度、壓力和振動幅度等）信號傳送到環(huán)網(wǎng)交換機，之后再利用以太網(wǎng)把信息數(shù)據(jù)進一步傳送至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，由此實現(xiàn)大型設(shè)備的運行參數(shù)在線監(jiān)控、故障診斷等。
系統(tǒng)整體框架如圖 5 所示，該系統(tǒng)對 10 個大型部件進行安全性能檢測，不同的子系統(tǒng)將檢測信號傳輸?shù)浇粨Q機中，該系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫的設(shè)備參數(shù)信息進行綜合診斷，然后從局部性能到整體性能進行判斷，最終得出整個設(shè)備的運行規(guī)律和狀態(tài)，準(zhǔn)確地找出設(shè)備運行的異常點來判斷故障。
圖 5系統(tǒng)整體框架
（5）系統(tǒng)的硬件組成
硬件選擇上應(yīng)考慮礦井的工作環(huán)境，如高溫、多塵且具有一定量的易燃易爆危險氣體。 同時還應(yīng)考慮檢測設(shè)備的長時間、遠距離的工作狀態(tài)，以基本工作環(huán)境為基礎(chǔ)選擇系統(tǒng)硬件。
該系統(tǒng)主要是以振動監(jiān)測分析儀作為核心部件，同時與傳感器、數(shù)據(jù)采集站、服務(wù)器等相結(jié)合，由上海測振的GZW50/150礦用無線振動/溫度傳感器、無線接收/發(fā)射器、隔爆兼本安型多路電源、交換機、工控機等組成系統(tǒng)硬件。
礦用溫度/振動監(jiān)測分析儀的主要功能：
①同步高速采集 對振動、溫度信號進行實時采集；
②故障頻率自動計算 在故障機理研究的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)不同設(shè)備、不同頻率的自動計算；
③振動值測試 計算振動加速度峰峰值與振動烈度值，分析推斷出設(shè)備的振動情況；
④振動報警門限設(shè)置與自動報警 當(dāng)設(shè)備運行超限時自動報警；
⑤故障定量分析和智能診斷功能 定量地分析設(shè)備運行參數(shù)的變化形式和趨勢，直觀地得出故障狀態(tài)，有效地克服了傳統(tǒng)故障診斷的延遲性；
⑥存儲功能 對數(shù)據(jù)進行本地存儲，確保故障信息長時間保留；
⑦數(shù)據(jù)傳輸功能 通過光纖傳輸確保采集的數(shù)據(jù)及時準(zhǔn)確地上傳到地面集控室。
本文以XX煤礦帶式輸送機為例，設(shè)計帶式輸送機在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，在不同部位傳感器測點配置不同的儀器；設(shè)置在線監(jiān)控功能、實時查詢功能、信息統(tǒng)計功能等，形成穩(wěn)定、安全的在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備故障的在線監(jiān)控，保證數(shù)據(jù)遠傳的真實性、穩(wěn)定性，實現(xiàn)帶式輸送機溫度、壓力、振動等信號的高精度監(jiān)控。
