在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)在膠帶運輸機維護中的應(yīng)用

張西京 馬海龍 李晉

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

【關(guān)鍵詞】帶式輸送機;故障診斷;振動分析

1.引言

隨著煤礦生產(chǎn)自動化程度的提高，煤礦機電設(shè)備呈現(xiàn)出設(shè)備之間聯(lián)系緊密，設(shè)備數(shù)量增多，維護人員相對減少的特點。因此，機電設(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)濟損失[1]。為減少煤礦機電設(shè)備突發(fā)故障造成的計劃外停機，提高設(shè)備的使用效率及壽命，有必要對煤礦的機電設(shè)備進行在線監(jiān)測與故障診斷[2]。在線監(jiān)測與故障診斷系統(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)的計劃外停機時間[3-5]。某礦在引入在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)對煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備進行監(jiān)測，先后提前發(fā)現(xiàn)多起設(shè)備故障，實現(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)的順利進行提供有力保證。本文介紹了該礦在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的組成、使用及在煤礦機電設(shè)備維護中的應(yīng)用。

2.在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)成及功能

在線監(jiān)測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、上位機軟件三部分組成。通過對膠帶運輸機的滾筒、電機、減速機等設(shè)備的振動信號進行在線監(jiān)測，為用戶提供狀態(tài)監(jiān)測、預(yù)警報警、歷史趨勢分析、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)，實現(xiàn)設(shè)備健康狀態(tài)的在線監(jiān)測。

圖1 在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)測點布置

2.1 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)煤礦機電設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點并分析設(shè)備常見故障出現(xiàn)的部位及原因來布置振動加速度傳感器。煤礦膠帶運輸機一般有電機、減速機、滾筒等幾部分組成，振動傳感器的測點布置如圖1所示。

2.2 數(shù)據(jù)分析

在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集分站可以接11個傳感器，可放置于操作室內(nèi)，也可就近置于機電設(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 上位機軟件

在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)提供機電設(shè)備運行狀態(tài)信息的實時監(jiān)測、設(shè)備健康狀態(tài)的智能診斷分析、預(yù)警報警、歷史趨勢分析、報表統(tǒng)計分析等功能。實時監(jiān)測模塊對設(shè)備的運行狀態(tài)進行全面的監(jiān)測，并給出設(shè)備的運行狀態(tài)。通過對設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)進行分析并提取特征參數(shù)，實現(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)備的運行狀態(tài)設(shè)置了預(yù)警和報警。根據(jù)設(shè)備運行的狀態(tài)值并參考設(shè)備振動的相關(guān)國家標準，對每個測點分別設(shè)置報警值，從而使系統(tǒng)報警更加準確。

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

此外，在線監(jiān)測系統(tǒng)還提供了常用的分析工具，用于專業(yè)人員對設(shè)備運行狀態(tài)進行全面的分析，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患。如圖4所示。

3.在線監(jiān)測系統(tǒng)在設(shè)備維護中的應(yīng)用

在線監(jiān)測與故障診斷系統(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)備運行時的振動參數(shù)，結(jié)合設(shè)備現(xiàn)場情況，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。通過對比設(shè)備檢修前后的振動值，可以用來檢查設(shè)備檢修的質(zhì)量。下面用實際應(yīng)用案例來說明在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用。

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

為進一步確認該電機的運行狀態(tài)是否出現(xiàn)異常，利用在線點檢系統(tǒng)提供的頻譜分析功能對3#電機輸出軸的振動數(shù)據(jù)進行分析，其頻譜如圖6所示。

可以看出頻譜圖中出現(xiàn)明顯的不對中故障特征頻率，即3#電機聯(lián)軸器減速機輸入軸之間存在不對中故障。維修人員到達現(xiàn)場后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)3#電機的聯(lián)軸器出現(xiàn)嚴重的磨損進而導(dǎo)致不對中現(xiàn)象和振動不平穩(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3#電機輸出軸的振動數(shù)據(jù)進行分析，可以看出不對中特征已經(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)測與故障診斷系統(tǒng)的實際出發(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)備維護中的應(yīng)用案例來說明在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)如何指導(dǎo)設(shè)備的維護與檢修，同時檢測設(shè)備維護的質(zhì)量。

參考文獻

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基金項目：中煤科工集團天地科技技術(shù)創(chuàng)新基金資助項目（KJ-2013-TDCZ-02）。