煤礦機械設備動態(tài)監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究

精品文檔-下載后可編輯煤礦機械設備動態(tài)監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究煤礦大型機械裝備日益向著大型化、復雜化、高速化、高效化和自動化的方向發(fā)展，機械裝備狀態(tài)物理量的變化呈現(xiàn)出隨機性、多維性、時變性、耦合性和非線性等特點。煤礦機械設備動態(tài)監(jiān)測資料對認識煤礦的地質(zhì)特征，掌握煤礦井的性質(zhì)，煤礦的壓力、溫度、注入產(chǎn)出特征及煤礦井連通情況起著重要作用。通過對動態(tài)監(jiān)測資料的分析，對煤礦開發(fā)狀況及開發(fā)形勢進行評價，在搞清煤礦狀況及剩余煤礦分布規(guī)律的基礎上明確了煤礦開發(fā)調(diào)整的對象，為分層調(diào)整挖潛提供了依據(jù)。本文主要研究光纖傳感技術(shù)在煤礦機械設備動態(tài)監(jiān)測領域的使用。

1光纖傳感在煤礦機械設備動態(tài)監(jiān)測應用

針對監(jiān)測系統(tǒng)的檢測頻率,構(gòu)建監(jiān)測系統(tǒng)的形式一般可以分為離線式監(jiān)測系統(tǒng)和實時在線式監(jiān)測系統(tǒng)兩種，本文介紹的是實時在線式監(jiān)測系統(tǒng)。在線監(jiān)測模式是在設備運行中實時的對設備進行監(jiān)測。在機械設備中,如壓縮機、機錄群的工作狀態(tài)中,在線監(jiān)測系統(tǒng)可通過安裝在機組上的光纖光柵傳感器實時的獲取機組的狀態(tài)參數(shù),并對機組的運行情況進行評估,判斷機組是否在正常的狀態(tài)下運行,并對機組健康狀態(tài)進行長期實時監(jiān)測監(jiān)測,確保機組生產(chǎn)的正常運行。實時在線監(jiān)測系統(tǒng)適用于對生產(chǎn)影響極大,故障率較高的重要設備,依靠監(jiān)測設備實時或動地巡檢設俗狀態(tài)?？捎蓡螜C或多機組成系統(tǒng),其安全可靠性能高。虛線中所包括的硬件為工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場中的機械設備和安裝在設備上的N個光纖光柵傳感器。設備的狀態(tài)參數(shù),通過光纖傳感技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣獠ㄩL信號。傳感網(wǎng)絡前端即生產(chǎn)現(xiàn)場中所采集到的光信號通過光纜,直接把信號送到上位機。由于光信號便于長距離傳輸,所以上位機和下位機一般都位于控制室內(nèi)。這樣確保了生產(chǎn)現(xiàn)場的無電傳感,對于煤礦機械設備的監(jiān)測而言,無疑增加了系統(tǒng)的安全性能。光信號通過光纖信號解調(diào)儀,把光信號解調(diào)為電信號。然后通過采集程序和通信模塊,把釆集到數(shù)據(jù)源源不斷的發(fā)送給上位機?，F(xiàn)場所釆集到的數(shù)據(jù)到達上位機后,一方面通過分析處理,判斷系統(tǒng)的運行狀態(tài)是否正常,起到預警的作用;另一方面選擇性的保存于機組數(shù)據(jù)庫中,建立機組狀態(tài)數(shù)據(jù)庫,方便用于后期查詢,也可起到長期監(jiān)測以及趨勢預測的作用。

2在線監(jiān)測系統(tǒng)設計

2.1系統(tǒng)的總體組成

用于機械裝備狀態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)在總體構(gòu)成方而與其他監(jiān)測系統(tǒng)布箱眾多的相似之處,但也存在請多要點的不同,有著屬于自己的特點。從大的方面一般需要具有檢測模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、實時M示和報警模塊以及狀態(tài)評估模塊等兒大部分。在對基于光纖傳感技術(shù)的機械裝備實時在線檢測特點了解的基礎上。

2.2監(jiān)測系統(tǒng)硬件構(gòu)成

監(jiān)測系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分構(gòu)成,其硬件部分由各種傳感器、光纖光柵振動解調(diào)儀、網(wǎng)絡通信設備和計算機等構(gòu)成;軟件部分由各種硬件設備驅(qū)動、控制、通信軟件以及機械設備狀態(tài)監(jiān)測專家評估軟件,同時還包念對所測量的數(shù)據(jù)進行處理的數(shù)據(jù)庫管理軟件等組成。由軟件和硬件系統(tǒng)密切配合實現(xiàn)長期健康監(jiān)測及狀況評估功能。

2.3系統(tǒng)軟件構(gòu)架與實現(xiàn)

根據(jù)機械裝備動態(tài)在線檢測特點以及光纖傳感技術(shù)的獨有特性,在研究了振動信號的數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)庫設置和基于此的典型部件故障診斷方法的基礎和前提下,通過軟件編程將光纖光柵機械裝備監(jiān)測系統(tǒng)予以實現(xiàn)是非常可行也是十分必要的。機械設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)軟件主要包括:數(shù)據(jù)解調(diào)、信號濾波、振動有效值計算、結(jié)果的輸出和保存等部分。軟件部分主要是通過時域及頻域分析,得到振動烈度、歷史趨勢圖、3D譜線圖,為機械設備狀態(tài)監(jiān)測和故障分析提供有用數(shù)據(jù)。在光纖光纜機械設備動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的主界面可以觀察到被檢測的所有的機械裝備的運行狀態(tài)，而且可以在將溫度報警和振動報警分開提示，這樣有助于工作人員對設備的故障進行初步判斷，避免造成不必要的慌亂。另外，工作人員也可以用過雙擊主界面中的設備來查看其對應的運行狀態(tài)和記住編號。進入具體機組狀態(tài)監(jiān)測界面后,可以分別看到該機組所有監(jiān)測點的實時狀態(tài)以及所有被監(jiān)測點的振動總值和溫度的實時數(shù)據(jù),并以棒圖的形式直觀顯示出來。這種多樣選擇的方式有助于提高工作效率，是其更加人性化。

3狀態(tài)評價及報警設置

由于檢查設備和檢查對象不同，從而采取的檢查手段也不盡相同，所以對設備狀態(tài)的評估方法和報警設置也存在著不同的要求。

3.1評估方法

1）類比判斷標準。

當監(jiān)測系統(tǒng)或?qū)ο笾谐霈F(xiàn)兩臺或多臺相同型號的監(jiān)測對象時，要使用類比判斷標準，通過對比同型號不同設備的狀態(tài)參數(shù)來判斷設備的安全狀態(tài)，特別適用于不易或無法獲得設備的健康狀態(tài)參數(shù)的情況下。

2）相對判斷標準。

此判斷標準就是將設備的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)作為該設備的健康檔案，從歷史數(shù)據(jù)中來直觀的展現(xiàn)設備的里歷史趨勢，通過數(shù)據(jù)的對比判斷設備偏離健康狀態(tài)的參數(shù)程度。

3）絕對判斷標準。

絕對判斷標準是最常見的監(jiān)測方法，即以標準中的參數(shù)作為絕對標準，將所測的參數(shù)與標準參數(shù)進行對比。通常把標準中的參數(shù)設置為絕對報警值。

3.2報警設置

1）相位報警。

一般相位報警多個傳感器聯(lián)立來完成，如當兩個傳感器所測得的數(shù)據(jù)頻率之間的理論相位或既定相位差為α，當相位小于或大于時系統(tǒng)就發(fā)出報警聲提示。

2）振動總值報警。

振動總值報警就是當設備參數(shù)值達到了振動總值是報警的方法，也是最常用的方法。振動總值表達式一般是以振動烈度作為標準，及即是振動速度在測量頻帶內(nèi)的均方根值表示振動的大小。根據(jù)檢測量的不同,振動烈度的公式可表達為

3）頻段報警。

在振動總值報警的基礎上，將振動頻率細化，對各個諧波頻率分別監(jiān)測的方法就是頻段報警。因為在機械設備故障中存在振動總值不變,但各個頻率振幅此消彼長，不同的故障對應著不同的頻率的現(xiàn)象,因此對設備設置頻段報警具有著重要的意義。首先依據(jù)設備的特征來確定測點的頻率量程，然后根據(jù)各個頻率的起始值和高頻值的截止頻率以及各個頻段預警值與報警值的大小來制定設備各頻段的報警方案。

4總結(jié)

煤礦機械設備對人類生產(chǎn)、生活至關(guān)重要，其安全受到極大關(guān)注。煤礦機械設備動態(tài)在線監(jiān)測是判斷此類結(jié)構(gòu)和裝備是否安全的重要手段，是進行結(jié)構(gòu)損傷識別和故障診斷的重要方法。然而受到當前動態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展水平限制，目前的振動測試系統(tǒng)只能實現(xiàn)定期或短