胡煊

摘要：為有效應(yīng)對(duì)現(xiàn)有煤礦機(jī)械設(shè)備在線監(jiān)測信息提取難度大、診斷技術(shù)自動(dòng)辨識(shí)故障類別效能低的現(xiàn)實(shí)問題，本文提出一種以LahVIFW為基礎(chǔ)的故障在線診斷及預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)作階段通過頻譜、功率譜、倒頻譜分析等形式解讀振動(dòng)信號(hào)，借此方式掌握旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)作階段不同構(gòu)件的特征性參數(shù)，而后和故障類別數(shù)據(jù)內(nèi)的參數(shù)做比較分析，達(dá)到精確診斷設(shè)備故障的目的。通過模擬試驗(yàn)后，認(rèn)定本文規(guī)劃設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能精確辨識(shí)機(jī)械故障，并做出反饋，有操作流程建議、安全性高等特征。

關(guān)鍵詞：煤礦旋轉(zhuǎn)機(jī)械;在線診斷;預(yù)警系統(tǒng);故障診斷

引言

既往建立的在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，投運(yùn)階段盡管能達(dá)到監(jiān)測設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，異常工況下傳遞預(yù)警信號(hào)及故障點(diǎn)定位，但無法提獲故障特征信息及智能辨識(shí)故障所屬類別，削弱了系統(tǒng)的實(shí)用性，本文基于LahVIFW對(duì)該系統(tǒng)重新作出規(guī)劃設(shè)計(jì)，其能動(dòng)態(tài)化采集設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)階段特征性信息并將其完成的存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫內(nèi)，通過比較頻域特征，提升機(jī)械故障診斷率、預(yù)警效果。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體思路

利用傳感器設(shè)施采獲到振動(dòng)數(shù)據(jù)信息，并動(dòng)態(tài)式完成時(shí)域、頻域解讀和處理，這樣便能順利獲得旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)階段不同不可見的特征性參數(shù)，依照監(jiān)測時(shí)間次序自動(dòng)完成參數(shù)類別規(guī)劃、存儲(chǔ)。針對(duì)實(shí)時(shí)采獲的特征參數(shù)和故障類數(shù)據(jù)庫內(nèi)同類別參數(shù)做比較，達(dá)到診斷設(shè)備運(yùn)行故障的目的。系統(tǒng)運(yùn)作程序見圖1。

在線診斷結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)依照相應(yīng)診斷結(jié)果，自動(dòng)經(jīng)由數(shù)據(jù)庫內(nèi)提拿出相匹配的故障類別與解決辦法，并把結(jié)果呈現(xiàn)于用戶監(jiān)測界面上，通過狀態(tài)燈對(duì)煤礦設(shè)備故障做出提示。

2系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)

2.1軟件設(shè)計(jì)

主要是結(jié)合監(jiān)測目標(biāo)對(duì)象、渠道及預(yù)警診斷計(jì)劃規(guī)劃本系統(tǒng)配置模塊。由左至右分別是配備傳感器渠道、選定診斷與預(yù)警方案、測算重要零部件理論特征頻率值。

用戶監(jiān)測模塊功能以呈現(xiàn)波形、譜圖、特征參數(shù)、預(yù)警與診斷信號(hào)以及打印報(bào)表等為主。用戶監(jiān)測界面由時(shí)域圖、頻域圖、監(jiān)測點(diǎn)安置、狀態(tài)趨向圖、故障提示、診斷結(jié)果錄入六個(gè)分部構(gòu)成。

在時(shí)域圖內(nèi)，單擊“初始波形”鍵，LED由暗變亮，對(duì)外呈現(xiàn)出沒有行預(yù)處理的波形圖;二次單擊“初始波形”鍵，LED變暗，呈現(xiàn)出的是沒有經(jīng)濾波、降噪處置的波形圖。點(diǎn)擊“診斷報(bào)告”鍵，可以基于Word格式傳導(dǎo)出即時(shí)的診斷結(jié)果，為打印、存檔過程創(chuàng)造便利條件。若采用該系統(tǒng)監(jiān)測機(jī)械設(shè)備狀態(tài)變動(dòng)情況時(shí)，僅需要點(diǎn)擊“返回”鍵，返回至選擇界面。頻域圖的功能以東陽臺(tái)呈現(xiàn)峰值、有效值、裕度與波形因數(shù)等參數(shù)為主

故障提示以狀態(tài)燈為載體呈現(xiàn)出煤礦旋轉(zhuǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，狀態(tài)燈呈紅、黃、綠色時(shí)，提示的內(nèi)容分別是故障、警告、正常。故障種類呈現(xiàn)情況和狀態(tài)燈顯示情況兩者有同步性特征，于故障提示框采用文字顯示出診斷出的故障種類以及故障形成原因、整頓提議等。

2.2硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)用Spectra Quest采集儀設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊，其附帶16渠道擬化輸入同步采樣過程，數(shù)字式轉(zhuǎn)速計(jì)輸入渠道通常是2或4個(gè);24位模數(shù)參與轉(zhuǎn)換過程，動(dòng)態(tài)參數(shù)、采樣頻次、頻寬分別是110dB、102.1kHz、38kHz，采用608All型傳感器。

在監(jiān)測礦山機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)階段，使用磁座或螺紋銜接形式將傳感器裝設(shè)于監(jiān)測裝置的傳動(dòng)殼體上，可以依照狀態(tài)擬化分析結(jié)果，擇選出振動(dòng)現(xiàn)象較明顯的區(qū)段安設(shè)傳感器。設(shè)定的有效檢測位點(diǎn)應(yīng)盡量減縮振動(dòng)信號(hào)傳導(dǎo)路徑，多數(shù)情況下建議將傳動(dòng)系統(tǒng)的軸承某處設(shè)為傳感器安裝位點(diǎn)，推行以上安裝方案有益于更全面地收集轉(zhuǎn)軸、軸承和齒輪相關(guān)信息，判斷故障位點(diǎn)。依照配置的監(jiān)測設(shè)備數(shù)目及各設(shè)備的有效測點(diǎn)數(shù)設(shè)定傳感器通道數(shù)，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件能同步接收到32路信號(hào)、監(jiān)測數(shù)個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

3系統(tǒng)功能檢測

為明確系統(tǒng)在故障在線診斷、預(yù)警等方面的效能，規(guī)劃了和通風(fēng)機(jī)、抽放泵、壓風(fēng)機(jī)物理性能相似度很高的轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)，擬化轉(zhuǎn)子不均衡故障。設(shè)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度為1 800r/min，使用傳感器收集設(shè)備振動(dòng)信號(hào)，監(jiān)控、監(jiān)測本系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

當(dāng)轉(zhuǎn)子常態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候，測試軟件系統(tǒng)，提示燈呈現(xiàn)為綠色，狀態(tài)表明設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程無異常。提獲相應(yīng)時(shí)刻初始數(shù)據(jù)，而后分析頻譜，圖12即為分析結(jié)果。

把螺釘增設(shè)于轉(zhuǎn)子圓盤上方，擬化轉(zhuǎn)子不均衡故障，運(yùn)轉(zhuǎn)速度同上時(shí)，故障提示區(qū)呈現(xiàn)“轉(zhuǎn)子不均衡故障”訊息，與之相伴隨的是“轉(zhuǎn)子”標(biāo)識(shí)下閃爍紅燈。提獲以上時(shí)間點(diǎn)的初始數(shù)據(jù)開展頻譜分析，結(jié)果見圖3。

轉(zhuǎn)子達(dá)1倍頻時(shí)，對(duì)應(yīng)的幅值約0.0015g，顯著高于常態(tài)時(shí)1倍頻對(duì)應(yīng)的幅值，于4、5倍頻位置形成了諧波。以上表現(xiàn)出的狀況和轉(zhuǎn)子不均衡故障特征相吻合。

故障診斷系統(tǒng)做出的診斷結(jié)果與頻譜分析結(jié)果兩者表現(xiàn)出高度統(tǒng)一性，證實(shí)了系統(tǒng)的實(shí)用性。

4結(jié)束語

礦山設(shè)備是煤礦開采任務(wù)的主要執(zhí)行裝置，其運(yùn)行安穩(wěn)性、可靠性關(guān)系著礦區(qū)開采作業(yè)工效，關(guān)系著智慧型礦山的建設(shè)水平。煤礦機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展階段要求從多個(gè)維度監(jiān)測設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，及時(shí)做出診斷及發(fā)出預(yù)警信號(hào)，以最大限度的維持開采過程的連貫性、安穩(wěn)性。本文基于LahVIFW設(shè)計(jì)在線診斷預(yù)警系統(tǒng)，以模塊化編程結(jié)構(gòu)為支撐，合理整頓系統(tǒng)參數(shù)，在煤礦多個(gè)生產(chǎn)設(shè)備中表現(xiàn)出較高適用性，可靠性較高，實(shí)用性較強(qiáng)，有一定推廣價(jià)值。