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在線監測系統在故障診斷的應用論文
煤礦行業作為高危行業，雖然煤礦機械設備極大的發展，但是仍然處在較為落后的人力操控階段。當煤礦設備出現故障時，需要耗費較大的人力物力進行故障診斷。這不僅降低了煤礦生產的效率，而且若是操作不當，由于惡劣的運行環境，極易引起安全事故。因此，煤礦行業急需引進井下設備故障診斷的在線監控系統。當前，其他行業的機械設備故障診斷技術發展迅速，而煤礦行業應用較少，尤其是在監測監控工作面刮板輸送機的運行及故障診斷方面，少之又少。刮板輸送機的在線故障診斷監測系統十分有利于井下的安全高效生產，該系統不僅可以避免刮板輸送機因故障無法運行，導致工作面停產；而且可以在線監測刮板輸送機的各部件運行情況，及時診斷發生故障的部件或者預測發生設備故障的情況，確保工作人員可以迅速的解決問題，保障井下生產的順利進行，同時，也可延長刮板輸送機各部件的使用壽命，對煤礦井下設備維護具有重要的實際意義。
1刮板輸送機監測部件及測點
1.1監測參數
根據刮板輸送機的結構特點及實際操作時的重要影響參數，分別對減速器和電機進行監測參數的選取。減速器的監測參數有：減速器齒輪振動監測、油溫和冷卻水溫度監測、傳動部噪聲監測、齒輪磨損監測及減速器冷卻管處流量計和壓力表監測。電機的監測參數有：電機振動監測、電機軸頭、軸承蓋、進出水口等溫度監測、絕緣性監測、電機噪聲監測及電機諧波監測。
1.2主要監測部件
刮板輸送機發生故障時一般表現為設備振動頻率及溫度變化的異常，因此，基于此故障表現形式，我們主要對刮板輸送機運行時產生振動和易發熱的部件進行監測監控，即對刮板輸送機的減速器和電機作為主要監測部件。（1）減速器。減速器是刮板輸送機傳動部的主要部件，主要由齒輪、軸承和轉軸組成。若減速器振動異常時，會使得齒輪及軸承間隙擴大，影響軸承的穩定運轉，嚴重時會縮短減速器的使用壽命；若減速器溫度過高時，會使得軸承滾珠與齒輪嚙合面的損害，影響減速器運轉的穩定性。如圖1為減速器的內部結構圖。（2）電機。電機是刮板輸送機傳動部的主要動力源頭，若電機出現振動異常時，會導致電機內部部件發生損害，對其進行在線監測，可以避免電機零部件的損害和電機部件因振動導致的部件產生的位移偏差；電機的運行極易發熱，若電機溫度過高時，對其進行溫度的實時監測，可以有效避免因電機過熱導致的電機損壞，延長電機使用壽命。
1.3主要監測點位
選擇合適的刮板輸送機監測點，對于提高故障監測的準確性及實用具有重大意義。（1）減速器。由于減速器內部結構復雜，因此，本次對減速器的監測中，選取了多個監測點，分為外部和內部監測點。外部監測點位于減速器外部，主要用于監測齒輪及軸承的振動情況；內部監測點安設在減速器內部，主要用于監測減速器內部油溫及軸承溫度。測點布置方式分為水平方向、垂直方向和軸向三種。其中，水平方向的監測點數據體現設備的實際工作狀況效果最好，軸向次之，垂直方向最差。如圖2所示，為減速器外部測點布置情況圖。（2）電機。由于電機內部結構特點，其內部無法按照傳感器，本次電機監測點安設在電機外部，安設部位分別外電機的驅動端和自由端，安設方向為水平方向且垂直于轉軸方向，主要目的為監測電機的振動和溫度變化。
2在線監測系統在刮板輸送機故障診斷中的應用
根據實際設備運行過程及設備運行環境，對刮板輸送機進行在線監測，實現其應用的主要步驟有：首先通過在減速器和電機上安設監測點，將刮板輸送機各部件與監測系統進行連接，實現監測系統對運行中的刮板輸送機的在線監測，然后監測系統可以根據監測到的數據結構進行故障特征分析，并準確的診斷出發生故障的部件，最后下達設備維護指令，命令工作人員對故障設備進行設備拆解和維修或排除設備隱患。
2.1在線監測系統設備
綜合考慮監測系統和研究對象的工作環境，對在線監測系統進行了完善，建立了集成式的井下設備監測站，使得在線監測系統更加良好的滿足監測要求和監測設備的運行環境。（1）顯示屏與控制器。如圖3（a）所示，建立的集成式井下設備監測站將控制器與顯示屏連接起來，安設數據輸入和輸出接口，箱體為可移動箱體，顯示屏安裝在箱體上部，控制器安裝在箱體中部前方，主機箱安裝在箱體后發，傳感器和信號接收器放置在箱體的下部。（2）振動傳感器。振動傳感器如圖3（b）所示，安裝方式選用磁吸方式，其頭部具有磁性，可以緊密的吸附在監測點處。如圖3所示，為顯示屏與控制器和振動傳感器的結構圖。
2.2在線監測系統的應用
在線監測系統對不同型號的刮板輸送機進行故障信息采集，采集系統使用網絡平臺研發的應用軟件，該軟件適用于Windows各操作系統，并支持SQLSERVER，ORACLE等多種關系數據庫。對采集所得數據進行結果分析時，利用混沌理論學及小波理論學的原理，可以檢測提取刮板輸送機故障早期發出的微弱信號，通過系統的消噪功能進行設備運轉噪音處理，提取到較為準確的故障信號。如圖4所示，為在線監測設備的布置及應用情況圖。
3在線監測系統的應用效益
（1）經濟效益。由于刮板輸送機在煤礦中的使用環境十分惡劣，且長時間的運行，導致其極易發生設備故障。因此，礦方需要花費大量的人力和物力，去對刮板輸送機進行定時的檢查和定期的維修。如果使用在線監測系統對刮板輸送機進行實時監測，不僅可以減少設備發生故障的概率，保障煤礦生產的安全平穩進行，延長設備的使用壽命，而且可以減少煤礦在設備維修方面的人力和物力投入。同時，可以避免傳統設備維修時，維修人員無法判斷設備故障部件，而對全部部件更換的情況，監測系統可以準確的判斷故障部件，減少維修成本。（2）安全效應。由于煤礦井下工作環境的惡劣性，當刮板輸送機設備發生故障，維修人員對設備進行搶修時，長時間處于該環境中，極易發生安全事故問題。而當使用在線監測系統對刮板輸送機進行故障診斷時，可以提前觀測到設備的故障原因，在極短的時間內解決設備故障問題，保證工作面生產的順利進行，保障維修人員的生命安全。
4結語
刮板輸送機的在線故障診斷監測系統對井下的安全高效生產十分有利，本文綜合考慮刮板輸送機的結構特點和其實際工作運行環境等情況，對刮板輸送機進行實時監測的監測參數、監測部件和主要監測點位進行了分析研究，并對在線監測系統中的設備及應用方式進行了闡述。實踐證明，在線監測系統在刮板輸送機故障診斷中的應用，對煤礦企業具有經濟效益和安全效應。
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