張西京 馬海龍 李晉

【摘要】本文介紹了煤礦膠帶運(yùn)輸機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的軟硬件組成及其常用的診斷功能。實(shí)際應(yīng)用案例表明在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以給設(shè)備維修提供可靠的指導(dǎo)，可以檢測(cè)設(shè)備維修的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

【關(guān)鍵詞】帶式輸送機(jī);故障診斷;振動(dòng)分析

1.引言

隨著煤礦生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高，煤礦機(jī)電設(shè)備呈現(xiàn)出設(shè)備之間聯(lián)系緊密，設(shè)備數(shù)量增多，維護(hù)人員相對(duì)減少的特點(diǎn)。因此，機(jī)電設(shè)備故障直接影響煤礦的正常生產(chǎn)，甚至造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。為減少煤礦機(jī)電設(shè)備突發(fā)故障造成的計(jì)劃外停機(jī)，提高設(shè)備的使用效率及壽命，有必要對(duì)煤礦的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與故障診斷[2]。在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)可以有效的反映出設(shè)備的健康狀態(tài)，能夠提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患，監(jiān)測(cè)設(shè)備劣化過程，從而為設(shè)備的維修決策提供科學(xué)的指導(dǎo)，有效的減少設(shè)備故障引發(fā)的計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間[3-5]。某礦在引入在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)對(duì)煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，先后提前發(fā)現(xiàn)多起設(shè)備故障，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備故障“事前掌握，事中控制”，提高了設(shè)備的使用效率，為煤礦生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供有力保證。本文介紹了該礦在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的組成、使用及在煤礦機(jī)電設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用。

2.在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)成及功能

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、上位機(jī)軟件三部分組成。通過對(duì)膠帶運(yùn)輸機(jī)的滾筒、電機(jī)、減速機(jī)等設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，為用戶提供狀態(tài)監(jiān)測(cè)、預(yù)警報(bào)警、歷史趨勢(shì)分析、狀態(tài)分析與故障診斷等分析手段;為設(shè)備檢修提供科學(xué)的指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備健康狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)。

圖1 在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)布置

2.1 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)煤礦機(jī)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并分析設(shè)備常見故障出現(xiàn)的部位及原因來布置振動(dòng)加速度傳感器。煤礦膠帶運(yùn)輸機(jī)一般有電機(jī)、減速機(jī)、滾筒等幾部分組成，振動(dòng)傳感器的測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

2.2 數(shù)據(jù)分析

在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集分站可以接11個(gè)傳感器，可放置于操作室內(nèi)，也可就近置于機(jī)電設(shè)備上。數(shù)據(jù)采集分站具有數(shù)據(jù)采集、智能數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)上傳等功能。

2.3 上位機(jī)軟件

在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)提供機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、設(shè)備健康狀態(tài)的智能診斷分析、預(yù)警報(bào)警、歷史趨勢(shì)分析、報(bào)表統(tǒng)計(jì)分析等功能。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，并給出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。通過對(duì)設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并提取特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備健康狀態(tài)的智能診斷分析，如圖2所示。

系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置了預(yù)警和報(bào)警。根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)值并參考設(shè)備振動(dòng)的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置報(bào)警值，從而使系統(tǒng)報(bào)警更加準(zhǔn)確。

歷史趨勢(shì)功能不僅記錄了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化趨勢(shì)，還具有橫向?qū)Ρ裙δ堋Ｍㄟ^設(shè)備歷史趨勢(shì)的變化并進(jìn)行橫向?qū)Ρ确治?，可以清晰的發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異常，如圖3所示。

此外，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還提供了常用的分析工具，用于專業(yè)人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患。如圖4所示。

3.在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用

在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)可以為設(shè)備維修方案提供科學(xué)的指導(dǎo)。通過分析設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)參數(shù)，結(jié)合設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)情況，來判斷設(shè)備是否存在故障隱患，從而可以合理的安排設(shè)備維修。通過對(duì)比設(shè)備檢修前后的振動(dòng)值，可以用來檢查設(shè)備檢修的質(zhì)量。下面用實(shí)際應(yīng)用案例來說明在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用。

2013年6月4日某礦在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)某膠帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)（3#電機(jī)）輸出軸的振動(dòng)幅值比另外兩臺(tái)電機(jī)的振動(dòng)幅值大將近一倍且其趨勢(shì)變化很不穩(wěn)定，其趨勢(shì)變化如圖5所示。

為進(jìn)一步確認(rèn)該電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)是否出現(xiàn)異常，利用在線點(diǎn)檢系統(tǒng)提供的頻譜分析功能對(duì)3#電機(jī)輸出軸的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其頻譜如圖6所示。

可以看出頻譜圖中出現(xiàn)明顯的不對(duì)中故障特征頻率，即3#電機(jī)聯(lián)軸器減速機(jī)輸入軸之間存在不對(duì)中故障。維修人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)3#電機(jī)的聯(lián)軸器出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損進(jìn)而導(dǎo)致不對(duì)中現(xiàn)象和振動(dòng)不平穩(wěn)。6月8日聯(lián)軸器更換后，其歷史曲線恢復(fù)正常。再次利用頻譜分析功能對(duì)3#電機(jī)輸出軸的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以看出不對(duì)中特征已經(jīng)變得十分的微弱了，如圖7所示。

4.小結(jié)

本文從在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的實(shí)際出發(fā)，介紹了故障診斷系統(tǒng)的功能及軟硬件組成。通過系統(tǒng)在設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用案例來說明在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)如何指導(dǎo)設(shè)備的維護(hù)與檢修，同時(shí)檢測(cè)設(shè)備維護(hù)的質(zhì)量。

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