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在线监测系统在故障诊断的应用

 论文栏目:故障诊断论文     更新时间:2019/1/11 9:58:51   

煤矿行业作为高危行业,虽然煤矿机械设备极大的发展,但是仍然处在较为落后的人力操控阶段。当煤矿设备出现故障时,需要耗费较大的人力物力进行故障诊断。这不仅降低了煤矿生产的效率,而且若是操作不当,由于恶劣的运行环境,极易引起安全事故。因此,煤矿行业急需引进井下设备故障诊断的在线监控系统。当前,其他行业的机械设备故障诊断技术发展迅速,而煤矿行业应用较少,尤其是在监测监控工作面刮板输送机的运行及故障诊断方面,少之又少。刮板输送机的在线故障诊断监测系统十分有利于井下的安全高效生产,该系统不仅可以避免刮板输送机因故障无法运行,导致工作面停产;而且可以在线监测刮板输送机的各部件运行情况,及时诊断发生故障的部件或者预测发生设备故障的情况,确保工作人员可以迅速的解决问题,保障井下生产的顺利进行,同时,也可延长刮板输送机各部件的使用寿命,对煤矿井下设备维护具有重要的实际意义。

1刮板输送机监测部件及测点

1.1监测参数

根据刮板输送机的结构特点及实际操作时的重要影响参数,分别对减速器和电机进行监测参数的选取。减速器的监测参数有:减速器齿轮振动监测、油温和冷却水温度监测、传动部噪声监测、齿轮磨损监测及减速器冷却管处流量计和压力表监测。电机的监测参数有:电机振动监测、电机轴头、轴承盖、进出水口等温度监测、绝缘性监测、电机噪声监测及电机谐波监测。

1.2主要监测部件

刮板输送机发生故障时一般表现为设备振动频率及温度变化的异常,因此,基于此故障表现形式,我们主要对刮板输送机运行时产生振动和易发热的部件进行监测监控,即对刮板输送机的减速器和电机作为主要监测部件。(1)减速器。减速器是刮板输送机传动部的主要部件,主要由齿轮、轴承和转轴组成。若减速器振动异常时,会使得齿轮及轴承间隙扩大,影响轴承的稳定运转,严重时会缩短减速器的使用寿命;若减速器温度过高时,会使得轴承滚珠与齿轮啮合面的损害,影响减速器运转的稳定性。如图1为减速器的内部结构图。(2)电机。电机是刮板输送机传动部的主要动力源头,若电机出现振动异常时,会导致电机内部部件发生损害,对其进行在线监测,可以避免电机零部件的损害和电机部件因振动导致的部件产生的位移偏差;电机的运行极易发热,若电机温度过高时,对其进行温度的实时监测,可以有效避免因电机过热导致的电机损坏,延长电机使用寿命。

1.3主要监测点位

选择合适的刮板输送机监测点,对于提高故障监测的准确性及实用具有重大意义。(1)减速器。由于减速器内部结构复杂,因此,本次对减速器的监测中,选取了多个监测点,分为外部和内部监测点。外部监测点位于减速器外部,主要用于监测齿轮及轴承的振动情况;内部监测点安设在减速器内部,主要用于监测减速器内部油温及轴承温度。测点布置方式分为水平方向、垂直方向和轴向三种。其中,水平方向的监测点数据体现设备的实际工作状况效果最好,轴向次之,垂直方向最差。如图2所示,为减速器外部测点布置情况图。(2)电机。由于电机内部结构特点,其内部无法按照传感器,本次电机监测点安设在电机外部,安设部位分别外电机的驱动端和自由端,安设方向为水平方向且垂直于转轴方向,主要目的为监测电机的振动和温度变化。

2在线监测系统在刮板输送机故障诊断中的应用

根据实际设备运行过程及设备运行环境,对刮板输送机进行在线监测,实现其应用的主要步骤有:首先通过在减速器和电机上安设监测点,将刮板输送机各部件与监测系统进行连接,实现监测系统对运行中的刮板输送机的在线监测,然后监测系统可以根据监测到的数据结构进行故障特征分析,并准确的诊断出发生故障的部件,最后下达设备维护指令,命令工作人员对故障设备进行设备拆解和维修或排除设备隐患。

2.1在线监测系统设备

综合考虑监测系统和研究对象的工作环境,对在线监测系统进行了完善,建立了集成式的井下设备监测站,使得在线监测系统更加良好的满足监测要求和监测设备的运行环境。(1)显示屏与控制器。如图3(a)所示,建立的集成式井下设备监测站将控制器与显示屏连接起来,安设数据输入和输出接口,箱体为可移动箱体,显示屏安装在箱体上部,控制器安装在箱体中部前方,主机箱安装在箱体后发,传感器和信号接收器放置在箱体的下部。(2)振动传感器。振动传感器如图3(b)所示,安装方式选用磁吸方式,其头部具有磁性,可以紧密的吸附在监测点处。如图3所示,为显示屏与控制器和振动传感器的结构图。

2.2在线监测系统的应用

在线监测系统对不同型号的刮板输送机进行故障信息采集,采集系统使用网络平台研发的应用软件,该软件适用于Windows各操作系统,并支持SQLSERVER,ORACLE等多种关系数据库。对采集所得数据进行结果分析时,利用混沌理论学及小波理论学的原理,可以检测提取刮板输送机故障早期发出的微弱信号,通过系统的消噪功能进行设备运转噪音处理,提取到较为准确的故障信号。如图4所示,为在线监测设备的布置及应用情况图。

3在线监测系统的应用效益

(1)经济效益。由于刮板输送机在煤矿中的使用环境十分恶劣,且长时间的运行,导致其极易发生设备故障。因此,矿方需要花费大量的人力和物力,去对刮板输送机进行定时的检查和定期的维修。如果使用在线监测系统对刮板输送机进行实时监测,不仅可以减少设备发生故障的概率,保障煤矿生产的安全平稳进行,延长设备的使用寿命,而且可以减少煤矿在设备维修方面的人力和物力投入。同时,可以避免传统设备维修时,维修人员无法判断设备故障部件,而对全部部件更换的情况,监测系统可以准确的判断故障部件,减少维修成本。(2)安全效应。由于煤矿井下工作环境的恶劣性,当刮板输送机设备发生故障,维修人员对设备进行抢修时,长时间处于该环境中,极易发生安全事故问题。而当使用在线监测系统对刮板输送机进行故障诊断时,可以提前观测到设备的故障原因,在极短的时间内解决设备故障问题,保证工作面生产的顺利进行,保障维修人员的生命安全。

4结语

刮板输送机的在线故障诊断监测系统对井下的安全高效生产十分有利,本文综合考虑刮板输送机的结构特点和其实际工作运行环境等情况,对刮板输送机进行实时监测的监测参数、监测部件和主要监测点位进行了分析研究,并对在线监测系统中的设备及应用方式进行了阐述。实践证明,在线监测系统在刮板输送机故障诊断中的应用,对煤矿企业具有经济效益和安全效应。

作者:何张雷 单位:山西煤炭运销集团掌石沟煤业有限公司

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