礦井機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的探討

武靖

摘 要：機(jī)電系統(tǒng)在很多行業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在礦井開采過(guò)程中，它不僅能夠預(yù)防各類事故的發(fā)生，還能很大程度提升勞動(dòng)生產(chǎn)率。對(duì)于礦井機(jī)電系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷是很有必要的。本文筆者對(duì)礦井機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：礦井；機(jī)電設(shè)備；狀態(tài)檢測(cè)

引言

對(duì)于煤礦企業(yè)，機(jī)電設(shè)備的機(jī)械化和智能化水平直接體現(xiàn)出整個(gè)礦山的自動(dòng)化水平，而機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的好壞也直接影響到企業(yè)的整體效益，所以為了確保這些設(shè)備有良好的運(yùn)行狀況，能夠高效的進(jìn)行生產(chǎn)，就必須要提高對(duì)其的管理和維護(hù)水平。

一、礦并機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)

（1）移動(dòng)設(shè)備：礦山機(jī)電設(shè)備中的掘進(jìn)機(jī)、滾筒采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架和可伸縮帶式輸送機(jī)屬于移動(dòng)設(shè)備。設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不斷地移動(dòng)作業(yè)，傳感器的布置和信息的采集便成為監(jiān)測(cè)移動(dòng)設(shè)備的主要監(jiān)測(cè)難點(diǎn)，目前有效的監(jiān)測(cè)手段是使用功率傳感器和高速紅外CCD相機(jī)。

（2）固定設(shè)備：礦井提升機(jī)、空壓機(jī)、水泵、通風(fēng)機(jī)等屬于固定設(shè)備。在傳感器的布置上比移動(dòng)設(shè)備要簡(jiǎn)單，一般是依據(jù)機(jī)械故障診斷技術(shù)，將傳感器盡量安裝在設(shè)備的振動(dòng)敏感點(diǎn)或者離核心部位最近的關(guān)鍵點(diǎn)。

二、礦并機(jī)電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

井下部分，在帶式輸送機(jī)上布置的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)和巷道安裝的讀卡器、基站構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，采掘設(shè)備構(gòu)成的小型物聯(lián)網(wǎng)和帶式輸送設(shè)備構(gòu)成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換，采集到的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)交換機(jī)中轉(zhuǎn)最終通過(guò)光纖到達(dá)調(diào)度中心或監(jiān)控中心。

地面主井和副井絞車房如果近距離可以使用光纖進(jìn)行信息通信：如果距離較遠(yuǎn)，利用GPRS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，避免了布線的繁瑣和高費(fèi)用。對(duì)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器自組織構(gòu)成一個(gè)小型物聯(lián)網(wǎng)，采集通風(fēng)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，再將信息傳輸?shù)降孛嬉蕴W(wǎng)，最終到達(dá)調(diào)度中心，也可以與絞車房的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，地面管理人員手持手機(jī)等個(gè)人終端可以隨時(shí)加入WSN網(wǎng)絡(luò)獲取設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。地面部分工業(yè)以太網(wǎng)與3G網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，能及時(shí)的獲取地面設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，最終將所有數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度中心，共同構(gòu)成礦山機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

調(diào)度中心是礦區(qū)綜合信息化系統(tǒng)，包含礦區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、人員管理系統(tǒng)、短信管理平臺(tái)、地理信息系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、調(diào)度指揮系統(tǒng)等。其建立在“云計(jì)算”的平臺(tái)上，可對(duì)獲得的實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)分析，并給出相應(yīng)的決策。調(diào)度中心同時(shí)也提供各種通用的數(shù)據(jù)接口，遠(yuǎn)程的用戶可通過(guò)數(shù)據(jù)接口獲得實(shí)時(shí)的傳感器分析結(jié)果，并對(duì)突發(fā)情況做出及時(shí)的判斷。

整個(gè)系統(tǒng)在原有的工業(yè)以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上，融合了電子標(biāo)簽，RFID技術(shù)和WSN技術(shù)，構(gòu)建光纖冗余工業(yè)以太網(wǎng)+無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。整個(gè)礦井機(jī)電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)由幾個(gè)小的物聯(lián)網(wǎng)組成，它們可以通過(guò)Wi-Fi，3 G網(wǎng)絡(luò)等無(wú)線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，再將數(shù)據(jù)匯總通過(guò)以太網(wǎng)傳遞到集團(tuán)總部進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類處理以及其他分析。礦山設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息由附加在其上的設(shè)備傳感器采集獲得，設(shè)備傳感器分布在設(shè)備的不同位置，如果使用傳統(tǒng)有線傳感器的部署方式，對(duì)傳感器的布線有很大的限制，而且也不利于傳感器設(shè)備的擴(kuò)展.這里使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)傳感器部署，可很好的解決這個(gè)問(wèn)題.部署時(shí)將無(wú)線采集設(shè)備安裝在各個(gè)傳感器上，進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集，WSN可保證網(wǎng)絡(luò)中的傳感器自組織為一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)，在數(shù)據(jù)匯總時(shí)由節(jié)點(diǎn)之間傳遞數(shù)據(jù)，最終傳感器節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送到以太網(wǎng)交換機(jī)完成數(shù)據(jù)匯總傳輸。這樣的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔ＷC了每一個(gè)WSN節(jié)點(diǎn)都可以隨時(shí)加入或退出網(wǎng)絡(luò)，提高了系統(tǒng)的魯棒與擴(kuò)展能力。對(duì)于機(jī)電設(shè)備附近的短程用戶，其與提升機(jī)可以形成另一個(gè)小型的自組網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)手持設(shè)備可通過(guò)加入網(wǎng)絡(luò)獲取實(shí)時(shí)的設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)。設(shè)備傳感器的自組織網(wǎng)絡(luò)與提升機(jī)設(shè)備可以通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)（Wi-Fi）的方式與這個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。

三、礦井機(jī)電系統(tǒng)的故障診斷

1、系統(tǒng)故障診斷類型

故障診斷類型大致可以分為三種：事后維護(hù)檢修、按計(jì)劃性定期維修及計(jì)劃性狀態(tài)檢修。

1）事后維護(hù)檢修是在事故發(fā)生后再來(lái)采取措施進(jìn)行設(shè)備維修，這種方式較為被動(dòng)，通常當(dāng)有突發(fā)事故、沒有被預(yù)測(cè)到時(shí)會(huì)采取這種方法，事后維修效果并不好，不建議經(jīng)常采用；

2）按計(jì)劃性定期維修是指按照相應(yīng)的周期定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)易的維護(hù)，周期的制定和設(shè)備白身的運(yùn)行狀況及性能有關(guān)，只要到了檢修周期不管設(shè)備是不是有故障都要進(jìn)行相應(yīng)的檢修，這能夠保證設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)于潛在故障能夠防患于未然；

3）計(jì)劃性狀態(tài)檢修是和設(shè)備的監(jiān)測(cè)技術(shù)有關(guān)的，借助現(xiàn)在越來(lái)越先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠及時(shí)獲取設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的整理分析能夠從數(shù)據(jù)中反應(yīng)出潛在故障可能會(huì)在哪里發(fā)生，有了這些參照后能夠有針對(duì)性的制定出維修計(jì)劃和維修措施，這種方式十分高效，能夠有效的延一長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，并且保障其運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2、故障診斷技術(shù)

故障診斷前首先要搜集相關(guān)的設(shè)備信息，對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)要有準(zhǔn)確的了解，可以通過(guò)看、定、摸、觸等方式對(duì)設(shè)備狀態(tài)有初步的感受，之后可以借助傳感器及點(diǎn)檢儀采集設(shè)備運(yùn)行的多方面數(shù)據(jù)，在對(duì)設(shè)備的溫度、加速度、振動(dòng)、工藝量及位移等有了準(zhǔn)確判斷后方能對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況有進(jìn)一步了解與認(rèn)識(shí)，從而幫助制定合適的維修計(jì)劃。

設(shè)備的診斷方法很多，要結(jié)合設(shè)備的具體狀況選取最為合適的方式。例如，設(shè)備運(yùn)行中很可能發(fā)生運(yùn)行速度變換，工作效率變低的狀況，這種變化很容易被人察覺，但要找到其中故障的原因則需要相應(yīng)的技巧。在進(jìn)行診斷時(shí)首先可以對(duì)設(shè)備的溫度進(jìn)行感受，如果溫度有明顯提升很可能是機(jī)器內(nèi)部有機(jī)件損傷，有了這個(gè)初步判斷后可以再來(lái)展開后續(xù)的維修。此外，設(shè)齊運(yùn)行工作效率變低，想要盡快找到問(wèn)題所在，也可以對(duì)其振動(dòng)頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)器振動(dòng)頻率發(fā)生異常，那么將可以迅速鎖定目標(biāo)，采取后續(xù)的維修措施。

結(jié)語(yǔ)

總之，對(duì)煤炭機(jī)電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷可以防患于未然，意義非凡。設(shè)備工作狀態(tài)執(zhí)行跟蹤、記錄、監(jiān)測(cè)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障的早期征兆，將事故的惡式發(fā)展?fàn)顟B(tài)理沒在搖籃中，從而以減級(jí)、減少、退免、大型事故的發(fā)生。如果故障無(wú)可遙免的發(fā)生了，那么設(shè)備監(jiān)測(cè)儀器可以自動(dòng)記錄故障生成過(guò)程中的全部數(shù)據(jù)、信息，這就為揭示事故產(chǎn)生的原因、程度、部位，及后期的維修、同類錯(cuò)誤的產(chǎn)生提供了最直接依據(jù)基礎(chǔ)。此外，對(duì)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷還可充分的了解設(shè)備性能.為改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造與雄修水平提供有力證據(jù)，也為設(shè)備的在線調(diào)理、停機(jī)檢修提供科學(xué)依據(jù).可延長(zhǎng)運(yùn)行周期，降低維修費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊龍洋.煤礦機(jī)電設(shè)齊的安全管理與維護(hù)研究[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊）；2009，12

[2]吳撰梅.淺議煤礦機(jī)電設(shè)備借理與維護(hù)的應(yīng)對(duì)措施[J].科技信息，2010，（36）.