芻議礦用皮帶機(jī)頭免維護(hù)智能健康系統(tǒng)的研制

李貝

（兗礦東華重工有限公司煤機(jī)裝備制造輸送機(jī)事業(yè)部，山東 鄒城 273500）

目前，帶式輸送機(jī)潤滑保養(yǎng)方法主要有人工單獨(dú)分散的潤滑或機(jī)械式集中潤滑。前者由人工定期或不定期巡檢加注；后者采用加脂泵集中給油。潤滑方式較單一，注油點(diǎn)較少，抗干擾性和自動化水平較差，容易出現(xiàn)潤滑油更換不及時(shí)、更換不到位的現(xiàn)象，影響滾筒的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和使用壽命。帶式輸送機(jī)機(jī)頭部檢測潤滑是輸送設(shè)備保養(yǎng)中的關(guān)鍵事項(xiàng)，帶式輸送機(jī)的潤滑效果和檢測直接影響著輸送機(jī)設(shè)備的輸送效率和生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此研制智能化水平高、無人值守、節(jié)能高效和降低勞動力成本及維護(hù)成本的智能檢測潤滑系統(tǒng)勢在必行。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

通過對帶式輸送機(jī)機(jī)頭智能檢測潤滑系統(tǒng)的研發(fā)，提高帶式輸送機(jī)智能化水平，利用智能傳感器、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)對工業(yè)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行周期狀態(tài)檢測管控，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)測、故障診斷與分析、設(shè)備健康狀態(tài)評估、運(yùn)行狀態(tài)檢測、智能點(diǎn)巡檢等功能。使該系統(tǒng)能應(yīng)用于大中小型帶式輸送機(jī)，大幅降低因檢修不及時(shí)、潤滑不到位所引起的設(shè)備故障率，保障帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行。填補(bǔ)集團(tuán)公司帶式輸送機(jī)機(jī)頭智能檢測潤滑系統(tǒng)研發(fā)和應(yīng)用的空白。

2 系統(tǒng)組成

帶式輸送機(jī)機(jī)頭智能檢測潤滑系統(tǒng)以智能設(shè)備安全與可靠性管理系統(tǒng)為核心，多方位、多維度檢測，綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、井下WIFI、云平臺、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)。系統(tǒng)主要由傳感檢測層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)分析服務(wù)層、終端服務(wù)層組成。

（1）傳感檢測層：帶式輸送機(jī)機(jī)頭部使用智能傳感器，傳感器能夠方便的安裝、使用、維護(hù)、更換，具備采集數(shù)據(jù)精度高、可靠性高等特點(diǎn)。

（2）數(shù)據(jù)采集與傳輸層：包含無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、遠(yuǎn)程智能傳輸單元等模塊，數(shù)據(jù)傳輸層可提供多種方式（4G、WIFI、有線網(wǎng)絡(luò)等）完成檢測數(shù)據(jù)的上報(bào)和傳輸，以滿足實(shí)際安裝環(huán)境的要求，同時(shí)傳送數(shù)據(jù)以滿足分析和預(yù)警的需要。

（3）數(shù)據(jù)分析服務(wù)層：包含數(shù)據(jù)分析平臺、應(yīng)用服務(wù)層。通過數(shù)據(jù)分析對采集到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備檢測數(shù)據(jù)的歷史分析、多維度分析、頻譜分析、故障預(yù)報(bào)、故障預(yù)警等；

（4）終端服務(wù)層：針對用戶提供多種服務(wù)接入方式，可以滿足用戶檢測關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的需求，提高維護(hù)工作的便捷性及效率。

圖1 潤滑點(diǎn)在輸送機(jī)機(jī)頭的分布示意圖

圖2 檢測點(diǎn)安裝位置示意圖

3 系統(tǒng)功能與特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)配置電控系統(tǒng)、泵站及管路等設(shè)備，可由人工操作控制系統(tǒng)啟動泵站電機(jī)，通過電磁閥等閥門，經(jīng)管路向傳動、改向或卸載滾筒兩端的軸承座位置加注潤滑脂。也可以設(shè)置控制系統(tǒng)程序，預(yù)設(shè)維護(hù)時(shí)間，滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，系統(tǒng)會自動向潤滑位置加注定量的潤滑脂，實(shí)現(xiàn)無人職守。系統(tǒng)可通過測溫元件實(shí)時(shí)檢測設(shè)備溫度，溫度過高時(shí)系統(tǒng)可單獨(dú)自動向指定設(shè)備定點(diǎn)定量加脂，無需所有設(shè)備同時(shí)加脂。加注潤滑脂后，通過特殊設(shè)計(jì)的密封結(jié)構(gòu)，新加注的潤滑脂會將變質(zhì)、稀釋的舊潤滑脂從密封圈處擠出，改善軸承潤滑條件，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，自然減震降溫。

（2）測溫元件可以采用對滾筒軸承座鉆孔或吸附式等方式安裝在輸送機(jī)機(jī)頭各關(guān)鍵位置上，對設(shè)備的溫度狀態(tài)實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測，對動態(tài)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到溫度數(shù)據(jù)圖譜，通過大數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的比對分析與診斷。系統(tǒng)可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)一級報(bào)警溫度和二級報(bào)警溫度，當(dāng)檢測溫度超過二級報(bào)警溫度時(shí)，系統(tǒng)將會超溫報(bào)警并自動向指定設(shè)備定點(diǎn)定量加脂降溫，當(dāng)檢測溫度超過一級報(bào)警溫度時(shí)，系統(tǒng)向帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送故障信號，停止帶式輸送機(jī)的運(yùn)行。

（3）在輸送機(jī)機(jī)頭特定設(shè)備處（主要是卸載滾筒、傳動滾筒和驅(qū)動裝置）安裝智能振動傳感器，檢測并記錄振動頻率、位移等相關(guān)參數(shù)，對動態(tài)振動數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到頻率、位移等數(shù)據(jù)圖譜，通過大數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的比對分析與診斷。系統(tǒng)可預(yù)設(shè)一級報(bào)警振動閾值和二級報(bào)警振動閾值，當(dāng)系統(tǒng)檢測到振動數(shù)據(jù)超過二級報(bào)警振動閾值時(shí)，系統(tǒng)自動維護(hù)并發(fā)出振動異常報(bào)警，當(dāng)檢測到振動數(shù)據(jù)超過一級報(bào)警振動閾值時(shí)，系統(tǒng)向帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送故障信號，停止帶式輸送機(jī)的運(yùn)行。

圖3 振動頻譜分析圖

（4）帶式輸送機(jī)煙霧、速度、煤位、縱撕等保護(hù)元件及電機(jī)功率、電壓、電流等參數(shù)可通過模塊接入帶式輸送機(jī)機(jī)頭智能檢測潤滑系統(tǒng)，實(shí)時(shí)顯示相關(guān)傳感器狀態(tài)，檢測到故障時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

（5）采用智能維護(hù)系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行全運(yùn)行周期的狀態(tài)檢測，并進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和分析，提供設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢測、設(shè)備故障的預(yù)測、故障診斷與分析、設(shè)備劣化趨勢、設(shè)備健康狀態(tài)評估、智能點(diǎn)巡檢和設(shè)備管理，并能對各種檢測數(shù)據(jù)、維護(hù)次數(shù)、加脂量、報(bào)警故障等進(jìn)行記錄。

4 結(jié)語

礦用皮帶機(jī)頭免維護(hù)智能健康系統(tǒng)已在濟(jì)三煤礦投入使用，填補(bǔ)集團(tuán)公司帶式輸送機(jī)機(jī)頭智能檢測潤滑系統(tǒng)研發(fā)和應(yīng)用的空白，有效緩解了設(shè)備維護(hù)維修工作中的壓力，對檢測點(diǎn)的振動參數(shù)和溫度參數(shù)實(shí)現(xiàn)了在線檢測，報(bào)警位置準(zhǔn)確率100%，通過提前預(yù)警、智能維護(hù)，每周可減少非正常停機(jī)3～5次，每年可減少約200次，提高運(yùn)行連續(xù)性。降低設(shè)備故障率30%，延長設(shè)備使用壽命10%，延長設(shè)備的更換周期，大幅減少因更換設(shè)備所帶來的費(fèi)用支出。