煤礦機電設(shè)備管理中機械故障檢測診斷技術(shù)的應(yīng)用策略研究

摘 要：煤礦行業(yè)也是機械密集型行業(yè)，各種類型的機械設(shè)備在使用的過程中出現(xiàn)各種類型的故障也非常多，給煤礦生產(chǎn)的連續(xù)性帶來較大的影響。因此，全面做好煤礦機械故障檢測診斷工作，及時將故障排除非常關(guān)鍵。本文將LabVIEW技術(shù)在煤礦機械設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用作為研究對象，對具體的診斷技術(shù)原理進行了分析，設(shè)計了具體的診斷方案，并進行了具體故障檢測診斷應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦機電;設(shè)備管理;機械故障;檢測診斷技術(shù);應(yīng)用;策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.068

0 引言

工作負荷量大、環(huán)境較為惡劣是煤礦機械設(shè)備的主要特點，這在很大程度上提升了煤礦機械設(shè)備出現(xiàn)故障的概率，同時也給故障檢測診斷工作帶來了較大的難度。在傳統(tǒng)的煤礦機械故障檢測診斷中，技術(shù)更新周期長、精密性低、成本高已經(jīng)不能滿足當前煤礦生產(chǎn)的要求。而大量實踐表明，將LabVIEW技術(shù)應(yīng)用到煤礦機械故障檢測診斷中，總體成本較低、技術(shù)更新較快，靈活度較高，同時可以重復使用和配置，因此，對LabVIEW技術(shù)在煤礦機械設(shè)備故障檢測診斷中應(yīng)用有著重要意義。

1 煤礦機電設(shè)備管理中機械故障檢測診斷技術(shù)原理

在對煤礦機械設(shè)備進行診斷時，對機械設(shè)備的振動特征進行分析是主要的分析對象，同時還重點參考機械設(shè)備的轉(zhuǎn)速、應(yīng)變、溫度及壓力等參數(shù)，綜合考慮各個因素，得出煤礦機械設(shè)備故障類型。具體包含有4個方面：其一是對數(shù)據(jù)信號進行采集;其二是對特征信息進行提取;其三是對故障狀態(tài)進行評價;其四是采用人工干預或者系統(tǒng)自動的方式對煤礦機械設(shè)備故障進行修正。對數(shù)據(jù)采集卡得到的設(shè)備故障信號進行分析，是LabVIEW技術(shù)得出設(shè)備故障的主要方式，整個過程中會使用到：功能判定、值域判定、時域判定及邏輯判定等方法對設(shè)備故障進行判定。

1.1 診斷檢測機械設(shè)備振動信號模塊

重載是煤礦機械設(shè)備主要的運營特點，因此，機械總體診斷較為明顯。通常情況下，噪聲、簡諧診斷分量及其他類型的振動分量會導致機械設(shè)備振動。其中對簡諧振動有影響的主要因素為機械運轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)子固有頻率。若機械設(shè)備出現(xiàn)了非線性自激診斷，則會導致設(shè)備出現(xiàn)不規(guī)則振動，觀察設(shè)備振動波形并對波形進行分析，可判定出機械設(shè)備的故障情況。主要測定的振動參數(shù)為：振動加速度、速度及振幅等。一般通過差動變壓器式電感傳感器獲取不同時刻機械振幅數(shù)值，并形成振動波形，在LabVIEW技術(shù)中可將“振幅-時域”波顯示出來，然后將波形與正常情況下的波形進行對比，從而將故障點找出。

1.2 診斷檢測溫度模塊

在對煤礦機械設(shè)備進行檢測時，對機械設(shè)備進行溫度檢測是常用的檢測手段之一，主要測量的溫度是機械設(shè)備關(guān)鍵位置的溫度。在具體測量時，使用的設(shè)備類型有：熱敏電阻、熱電偶、溫度傳感器等，這其中使用較多的是熱電偶，熱電偶和溫度輸入電壓的關(guān)系如下：

得出的數(shù)值具有明顯相對性，也就是溫度高位置與溫度低位置之間的相對數(shù)值。操作計算機對檢測得到的數(shù)據(jù)信號進行接收，若接收到的信號超過了某個具體數(shù)值，則說明煤礦機電設(shè)備出現(xiàn)了故障。

1.3 診斷檢測速度模塊

在對煤礦機電設(shè)備運行速度進行檢測時，通常使用到的方法主要有：測速發(fā)電機、光電式、機械式及閃光頻率式等方法。本次以光電式作為研究對象，光電效應(yīng)是該種測量方法的主要原理，將二極管與光電晶體管進行組合的方式形成光電開光，LabVIEW技術(shù)中使用帶孔圓盤對脈沖信號進行收集，得到最終的脈沖數(shù)量，從而將機械設(shè)備的轉(zhuǎn)動的速度求出來。計算機完成對脈沖信號的收集，然后將具體的轉(zhuǎn)動速度求解出來，通過對比正常轉(zhuǎn)速與實際測定到的轉(zhuǎn)速來判定機械設(shè)備是否出現(xiàn)了故障及出現(xiàn)了何種故障。

1.4 診斷檢測應(yīng)變應(yīng)力模塊

通過檢測煤礦機械設(shè)備應(yīng)變應(yīng)力的方式也能夠幫助分析機械設(shè)備出現(xiàn)的故障，其中最為常用的方法是選擇使用電阻應(yīng)變電測法對應(yīng)變應(yīng)力進行檢測，力學原理是該種方法的基本，將應(yīng)變片按照到所要測定的設(shè)備上，通過應(yīng)變片測定機械設(shè)備出現(xiàn)的應(yīng)變，并且在電阻上會出現(xiàn)數(shù)值的變化。

2 煤礦機電設(shè)備管理中機械故障檢測診斷設(shè)計

2.1 診斷系統(tǒng)硬件設(shè)計

從第一節(jié)的分析可以，轉(zhuǎn)動速度、應(yīng)變、溫度、壓力及振動等信號均能夠幫助診斷煤礦機電設(shè)備故障，同時，為了提升整個診斷工作的準確性與穩(wěn)定性，在對LabVIEW技術(shù)應(yīng)用到煤礦機電設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用時，對采集信號樣本是否便捷、檢測精度是否高、成本是否合理、模塊總體擴展性是否較好、多樣性是否較高等方面進行了綜合考慮，最終得到了其配置與硬件組成。

2.2 診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計

在整個系統(tǒng)中，軟件設(shè)計為核心，主要包含有應(yīng)用軟件與系統(tǒng)軟件兩個部分，系統(tǒng)程序包含有WIN7系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動程序及LabVIEW工具等。各種類型的軟件可對應(yīng)變、溫度、壓力、振動及運轉(zhuǎn)速度等進行監(jiān)測，同時可以將監(jiān)測的結(jié)果顯示出來，系統(tǒng)根據(jù)具體的監(jiān)測結(jié)果進行判斷和分析，對煤礦機電設(shè)備中可能存在的問題進行判定與預測。

3 煤礦機電設(shè)備管理中機械故障檢測診斷應(yīng)用

3.1 對振動故障進行診斷

某礦主井提升機出現(xiàn)故障，為了掌握具體的故障類型，選擇使用LabVIEW技術(shù)故障診斷系統(tǒng)對提升機運行情況進行監(jiān)測，根據(jù)提升機的出場規(guī)格，其診斷頻率應(yīng)在9kHz，前面小頻率振動表示受干擾小，往后的高頻率表示設(shè)備處于復雜環(huán)境，其頻率振動源包含有軸承噪音以及其他干擾因素的振源。當機械負載正常時，將其工作時監(jiān)測信息同此曲線圖加以對比和加以分析，結(jié)合經(jīng)驗即可迅速診斷出故障點，便于及時對設(shè)備進行維修或零件更換。

3.2 輔助模塊診斷檢測

對煤礦機械設(shè)備的水溫、氣溫、油位等參數(shù)進行了全面細致診斷，實現(xiàn)了對煤礦機械設(shè)備運行情況的輔助診斷與檢測。

4 煤礦機電設(shè)備管理中機械故障有效預防措施

4.1 全面提高機械設(shè)備操作人員的專業(yè)素質(zhì)

首先，煤炭企業(yè)對于煤礦機械設(shè)備操作人員在上崗之前應(yīng)當進行全面的培訓，嚴格落實持證上崗制度。同時，在培訓的過程中，應(yīng)當注重對一些先進維修技術(shù)理論的培訓和實際維修操控技能的培訓，也就是應(yīng)當注重理論培訓和實踐培訓相結(jié)合的方式，幫助機械操作人員構(gòu)建系統(tǒng)化和專業(yè)化的理論知識與操作技能體系。

4.2 加強對煤礦機械設(shè)備的日常維護力度

首先，對于各種類型的煤礦機械設(shè)備均應(yīng)當在使用之前全面強化工作，在確保各個機械的設(shè)備性能達到了規(guī)定要求之后，才能進行工作。同時，應(yīng)當構(gòu)建出符合煤礦實際條件的煤礦機械設(shè)備日常維護制度，確保使用的各種機械設(shè)備能夠得到規(guī)律性的保養(yǎng)，這對于提升煤礦機械設(shè)備的使用效率，降低其出現(xiàn)故障的概率是較為關(guān)鍵的。

5 結(jié)束語

綜上分析，在對煤礦機電設(shè)備故障進行檢測診斷時，選擇使用LabVIEW技術(shù)，設(shè)計出對應(yīng)的硬件與軟件，總體可取得較好的診斷效果。同時，在LabVIEW技術(shù)的支持下，診斷靈活度較高，擴展性較強且效果較好，有著較強的實踐應(yīng)用意義，此外，這對于更好的推動煤礦機械設(shè)備診斷檢修朝向智能化、自動化的方向發(fā)展提供了有益的探索。

參考文獻：

[1]盛二妮，張志剛.基于LabVIEW的便攜式旋轉(zhuǎn)機械故障診斷系統(tǒng)的研究[J].煤礦機械，2012，33（07）：251-253.

[2]宋海軍，陳步英，李洪燕.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤礦機械故障診斷專家系統(tǒng)的開發(fā)[J].煤礦機械，2012，33（08）：264-265.

[3]張國偉.銅鈧金屬礦重載機械故障檢測與智能診斷技術(shù)的研究[J].工礦自動化，2011，37（08）：34-37.

作者簡介：林文斌（1981-），男，福建武平人，本科，助理工程師，研究方向：煤礦機電技術(shù)與應(yīng)用。