煤礦大型機電設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)

1、煤礦大型機電設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)0 背景介紹管好、用好煤礦大型關(guān)鍵設(shè)備，是煤礦穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的前提，也是煤礦安全生產(chǎn)的保障， 若能對設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷，及時準確識別核心零部件故障的微弱特征信號，必將為潛在故障預(yù)示和演化、壽命預(yù)測和制定維修策略提供技術(shù)支持，從而提高煤礦關(guān)鍵裝備整體運行安全性和可靠性，實現(xiàn)由“事后維修”到“預(yù)知維修”的轉(zhuǎn)變，避免意外停機及惡性事故發(fā)生，具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。煤礦現(xiàn)行的設(shè)備維修方式基本上是通過維修工人憑直覺目測、敲擊、觸摸等手段判斷，由于受人為因素的影響，其可靠性較差。溫度監(jiān)測技術(shù)己廣泛應(yīng)用于煤礦設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，但設(shè)備在即將出現(xiàn)事故溫度才會急劇上升，因

2、此溫度檢測難以完成設(shè)備安全監(jiān)測和早期預(yù)警的重任和及時報警的現(xiàn)場要求。鐵譜技術(shù)是現(xiàn)階段煤礦行業(yè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷常用技術(shù)，美國煤礦開展 屑監(jiān)測工作較早，然而，在應(yīng)用鐵譜分析技術(shù)屬于離線監(jiān)測，大多還是從設(shè)備現(xiàn)場采集油樣，再在實驗室制作譜片進行油液成分分析，分析周期相對較長，速度慢，降低了設(shè)備監(jiān)測的實時性。振動監(jiān)測技術(shù)，利用振動信號對設(shè)備進行診斷，是設(shè)備故障診斷最常用、最有效的方法之一。設(shè)備振動信號中包含了系統(tǒng)、零部件由于磨損、疲勞、老化等因素引起的劣化和失效等重要信息，通過對振動信號進行采集、分析和處理，可以監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，識別機械設(shè)備的故障類型、故障來源，從而為設(shè)備的維修提供依據(jù)，以達到

3、保障設(shè)備安全運行的目的。設(shè)備在線監(jiān)測診斷技術(shù)目的：1、概述傳統(tǒng)的礦用機電設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)僅僅局限于簡單數(shù)據(jù)的采集與集中監(jiān)測顯示，這種方式雖然在設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測中起到重要作用，但不能及時準確地診斷分析出機電設(shè)備可能出現(xiàn)的故障。礦用機電設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)主要由yhz18礦用本安型振動監(jiān)測分析儀和kgs18礦用本安型振動加速度傳感器構(gòu)成，可以智能地診斷出設(shè)備可能存在的不對中、不平衡、配合松動、裝配不當(dāng)以及軸承疲勞損傷等潛在故障，適用于煤礦通風(fēng)機、皮帶輸送機、水泵等重要機電設(shè)備的運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷分析。可以正確有效地揭示潛在故障的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移，智能地診斷出設(shè)備故障原因與故障嚴重程度，為

4、應(yīng)急控制和維修管理提供準確、可靠的依據(jù)，從而節(jié)約維修費用，避免重大事故發(fā)生。2、主要設(shè)備介紹2.1 yhz18礦用本安型振動監(jiān)測分析儀 振動監(jiān)測分析儀整合了豐富的故障診斷知識，包括二十余年來科研人員在故障機理、故障特征提取、機組現(xiàn)場監(jiān)測診斷以及典型故障案例等多方面的研究成果，該監(jiān)測分析儀在iso2372國家振動標(biāo)準基礎(chǔ)上融合了振動烈度、振動加速度信息進行報警判斷，集在線監(jiān)測與實時診斷分析為一體，實現(xiàn)機械設(shè)備的信息化、智能化，并可實現(xiàn)設(shè)備全壽命周期的狀態(tài)監(jiān)控與故障實時診斷分析。2.1.1 振動監(jiān)測儀功能（1）12通道數(shù)據(jù)同步高速采集在對振動模擬信號進行抗混濾波處理基礎(chǔ)上，采用高精度16位ad采集

5、芯片實現(xiàn)12通道振動信號同步高速采集。（2）故障頻率自動計算在故障機理研究基礎(chǔ)上，通過被檢測設(shè)備零部件的機械參數(shù)設(shè)置，自動實現(xiàn)不同設(shè)備故障頻率計算。（3）獨特的故障定量分析和智能診斷功能利用先進的信號識別與表征技術(shù)，內(nèi)嵌基于時域、頻域、小波理論故障特征提取技術(shù)以及故障定量與智能診斷算法，定量診斷故障損傷部位與嚴重程度，將振動監(jiān)測信息智能地轉(zhuǎn)化為預(yù)測性機械狀態(tài)報警，克服傳統(tǒng)故障診斷對專業(yè)技術(shù)人員的過分依賴。（4）“黑匣子”功能內(nèi)置250m電子盤，實現(xiàn)振動數(shù)據(jù)和故障狀況的本地存儲，確保設(shè)備異常停機時可以實現(xiàn)“黑匣子”功能。（5）數(shù)據(jù)傳輸功能通過高速以太網(wǎng)接口/rs485，確保原始數(shù)據(jù)與診斷結(jié)果的連

6、續(xù)記錄與上傳。2.1.2 主要技術(shù)指標(biāo)：（1）礦用本質(zhì)安全型，標(biāo)志為“exibi”；（2）供電電源：電壓 dc16-24v 電流：不大于600ma；(3) 12路振動加速度的電流輸入信號接口：電流4-20ma，振動峰峰值0-20；(4) 頻率范圍：0.5-5000hz，準確度：±5%；(5) 1路頻率信號輸入接口：測量范圍：0-1000hz， 測試誤差： 0.5%；(6) 1路rs485接口：傳輸速率4800bps，傳輸距離不小于2km；(7) 1路以太網(wǎng)口：半雙工tcp/ip電信號傳輸，傳輸速率10mbps；(8) 16位ad采樣，最大采樣率52k，所用通道同步采樣； (9) 外殼

7、防護等級：ip54； (10)外形尺寸（長×寬×高）：415mm×306 mm×73mm； (12)重量：約5 kg。2.1.3 產(chǎn)品特色：(1) 井下機電設(shè)備振動數(shù)據(jù)采集與存儲通過本安型振動傳感器與多通道數(shù)據(jù)同步采集芯片，可以實現(xiàn)煤礦大型機電設(shè)備振動信號的同步采集；(2) 多故障信息融合報警判斷通過iso2372國家振動標(biāo)準基礎(chǔ)上，融合設(shè)備振動烈度、振動加速度以及設(shè)備溫度等信息，實現(xiàn)設(shè)備振動報警；(3) 設(shè)備實時診斷分析預(yù)示通過dsp與arm雙核處理器，集成高性能智能診斷算法，實現(xiàn)煤礦大型機電設(shè)備在線監(jiān)測與實時診斷，克服了設(shè)備故障診斷對專業(yè)人員的過分依

8、賴；(4) 廣泛的通訊接口 通過rs485、網(wǎng)口以及基于數(shù)據(jù)庫的后臺軟件，實現(xiàn)振動監(jiān)測分析儀與已有設(shè)備監(jiān)測平臺的配接；證書：2.2 kgs18礦用本安型振動加速度傳感器 礦用本安型振動加速度傳感器主要用于煤礦機電設(shè)備易損傷部件的振動檢測，采用雙層殼體結(jié)構(gòu)堅固耐用，內(nèi)置放大器輸出電流信號與振動加速度成正比，輸出信號對地絕緣，密封性能良好。 2.2.1主要技術(shù)指標(biāo)：礦用本質(zhì)安全型： exib輸出靈敏度：0.8ma/g輸出方式：4-20ma使用頻率范圍：0.5-5000hz±1db振動范圍：0-20g使用溫度：-30-85對地絕緣電阻：>1000m供電電源：12-30v2.2.2 安

9、裝方式：證書：3 應(yīng)用示例3.1主通風(fēng)機在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)監(jiān)測計算機監(jiān)測、分析診斷工作站設(shè)備工程師計算機hub溫度、負壓等信號采集工控箱公司辦公樓現(xiàn)場操作室局域網(wǎng)絡(luò)web/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器企業(yè)監(jiān)測工作站設(shè)備負責(zé)人計算機打印機遠程監(jiān)測工作站防火墻溫度傳感器壓力傳感器振動傳感器振動監(jiān)測分析儀internet主通風(fēng)機在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、分析、管理于一體，既有傳統(tǒng)的參數(shù)監(jiān)測如溫度、壓力、振動等參數(shù)監(jiān)測，又有設(shè)備故障實時分析功能，能夠?qū)︼L(fēng)機運行狀態(tài)進行全面的監(jiān)測與診斷分析，給出預(yù)警指示，為維修管理提供科學(xué)依據(jù)。主通風(fēng)機在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)功能：（1）在線監(jiān)測通風(fēng)機的流量、風(fēng)

10、壓、振動、溫度等運行狀態(tài)信息；（2）報警參數(shù)設(shè)置功能；（3）溫度、振動等關(guān)鍵參數(shù)趨勢分析與預(yù)警功能；（4）各種故障點記憶功能，以便于故障分析；（5）具有運行狀態(tài)實時數(shù)據(jù)顯示、歷史記錄查詢、工況參數(shù)列表顯示等功能；（6）設(shè)備溫度與振動融合監(jiān)測診斷功能；（7）故障智能診斷功能；（8）振動時域分析功能；（9）頻譜分析功能；(10) 包絡(luò)譜分析功能(11) 報表生成與打印(12) 網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸功能系統(tǒng)在線監(jiān)測與實時診斷界面：系統(tǒng)報表：報警監(jiān)控與診斷分析功能診斷報告功能膠帶輸送機軸承在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)膠帶輸送機軸承在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)膠帶輸送機軸承在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)通過膠帶輸送機轉(zhuǎn)速信號和軸承

11、溫度信號、振動信號的采集監(jiān)測與實時診斷分析，為用戶提供一套專門化的、產(chǎn)品化的，集可靠性、實用性和先進性為一體的故障診斷裝置與分析系統(tǒng)。系統(tǒng)功能：（1）軸承溫度在線監(jiān)測功能（2）軸承振動大小監(jiān)測功能（3）軸承溫度與振動大小融合報警功能（4）軸承振動信號實時診斷分析功能（5）軸承振動信號頻譜分析、包絡(luò)譜分析等離線分析功能（6）軸承溫度與振動大小趨勢分析功能（7）診斷報告與打印功能4、現(xiàn)場應(yīng)用：（1）振動監(jiān)測分析儀與振動加速度傳感器山西省西山煤電集團東曲礦黃臺峰2# 通風(fēng)機軸承故障檢測， 振動監(jiān)測分析儀應(yīng)用現(xiàn)場振動加速度傳感器安裝振動監(jiān)測分析儀顯示軸承故障原因為軸承內(nèi)圈配合松動，故障嚴重程度為中期故

12、障，兩個月后檢修發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈出現(xiàn)劃痕。軸承內(nèi)圈劃痕原因分析：考慮到黃臺峰風(fēng)機地基下沉，軸系存在對中不良，軸承受到局部壓力大，表面發(fā)生塑性變形，使內(nèi)圈與軸頸的配合尺寸發(fā)生變化，軸承內(nèi)圈與軸兩者的軸心線不重合，軸承每轉(zhuǎn)一圈發(fā)生一次交變的軸向力作用，從而在振動信號中出現(xiàn)調(diào)制頻率為軸旋轉(zhuǎn)頻率及其倍頻成分。根據(jù)以上分析，故障原因為軸承內(nèi)圈與軸配合不當(dāng)。（2）振動監(jiān)測分析儀用于西山煤電集團杜兒坪煤礦新華風(fēng)機在線監(jiān)測 振動監(jiān)測分析儀現(xiàn)場使用與運行2010年9月18日振動監(jiān)測分析儀用于西山煤電集團杜兒坪煤礦新華風(fēng)機在線監(jiān)測，連續(xù)運行2個月，振動監(jiān)測儀運行正常。（3）振動監(jiān)測分析儀在左權(quán)煤礦新安裝通風(fēng)機在線監(jiān)測

13、中應(yīng)用：1、振動加速度信號波形：振動峰峰值大小為81.6 m/ss (8.16g) 峭度指標(biāo):1.81032、振動烈度信號波形：振動烈度為29.7 mm/s （最大值*0.707） 3、振動加速度信號頻譜圖4、振動加速度信號包絡(luò)譜分析：分析結(jié)果：1、 風(fēng)機軸承型號為nu324，軸承故障頻率為：內(nèi)圈損傷故障頻率97.5hz，外圈損傷故障頻率為65hz，滾動體損傷故障頻率為60hz。 分析圖譜中未發(fā)現(xiàn)與軸承各故障頻率相對應(yīng)的成分。2、 從振動加速度時域波形可以看出風(fēng)機振動劇烈，峰峰值達到80m/ss，此外，時域波形上存在雜亂毛刺，說明風(fēng)機零部件存在摩擦現(xiàn)象；3、 振動加速度信號頻譜圖中沒有出現(xiàn)明顯的軸承故障頻率成分，在700hz附近存在明顯的邊頻帶現(xiàn)象，對振動信號進行包絡(luò)解調(diào)分析