礦用MG—300730—QWD采煤機震動狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究

劉曉國

摘 要：在煤礦生產(chǎn)過程中，礦用采煤機是煤礦生產(chǎn)的必備設(shè)備。本文研究的主要內(nèi)容是利用LabVIEW將數(shù)據(jù)的采集、處理以及顯示功能進(jìn)行圖形化，并對采集來的數(shù)據(jù)加以分析，更加科學(xué)、直觀地反映出采煤機運行狀態(tài)及故障的發(fā)展趨勢，以便幫助工作人員對其進(jìn)行使用和維護(hù)。

關(guān)鍵詞：煤礦；采煤機；運行狀態(tài)；監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號 ：TD421 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

雞西煤機廠生產(chǎn)的MG-300/730-QWD無鏈變頻電牽引采煤機是我礦目前主力機型，共計6套。在采煤過程中由于機組割矸石或過老硐產(chǎn)生較大震動，往往導(dǎo)致機組出現(xiàn)故障，例如機組內(nèi)1140V電纜由于震動與腔壁摩擦，導(dǎo)致絕緣損壞發(fā)生漏電或短路；再如由于震動致使元器件松動脫落；震動導(dǎo)致滾筒刀座松動，出現(xiàn)甩刀等現(xiàn)象，影響正常使用。

MG-300/730-QWD采煤機沒有過震動保護(hù)裝置，加之開采過程中噪聲非常大和操作人員野蠻操作，導(dǎo)致過震時機組故障不能及時發(fā)現(xiàn)。利用LabVIEW軟件開發(fā)的采煤機檢測系統(tǒng)，是由人工設(shè)定超限制，一旦測定值超限，報警系統(tǒng)就會根據(jù)提前設(shè)定好的報警等級報警。監(jiān)測系統(tǒng)的普遍使用，準(zhǔn)確報警，做出正確的故障診斷以及給出合理的維修建議，不僅及時保護(hù)了設(shè)備以及人員安全，而且還確保了煤礦生產(chǎn)的正常運行。

1 礦用采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)概述

對于采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)而言，故障預(yù)判、故障初始、及時報警和定期維護(hù)功能是非常重要的，它可以為采煤機的正常運行提供保障。采用編程語言LabVIEW軟件開發(fā)的采煤機在線監(jiān)測系統(tǒng)，一方面減少了采煤機系統(tǒng)在工作過程中故障引起的間斷，提高了采煤機的工作效率以及安全性，降低突發(fā)事故發(fā)生的概率，減輕經(jīng)濟損失和人身傷害，另一方面保障了生產(chǎn)的安全進(jìn)行，降低了生產(chǎn)成本，提高了工作效率。

2 礦用采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究內(nèi)容和方案

我們研究的主要內(nèi)容是硬件的系統(tǒng)集成部分，硬件主要包括：傳感器的選擇、安裝、連接和設(shè)置，還有工控機和數(shù)據(jù)采集模塊。具體的研究方案是按照系統(tǒng)的調(diào)研、分析需求、軟硬件設(shè)計、總體設(shè)計和硬件實現(xiàn)的程序?qū)嵤?。實際的研究過程是先對唐山礦業(yè)分公司綜二區(qū)，Y292下工作面進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，通過觀察現(xiàn)場、查看工作記錄和走訪現(xiàn)場工作人員的方式，統(tǒng)計并記錄了生產(chǎn)過程中的常見故障、發(fā)生故障的根本原因和具體的處理辦法?？偨Y(jié)震動典型的故障監(jiān)測點，歸納出故障的出現(xiàn)規(guī)律以及確定方法，并且將這些資料進(jìn)行模型化、數(shù)據(jù)化處理，以便確定系統(tǒng)軟硬件的總體設(shè)計目標(biāo)。參照硬件的設(shè)計目標(biāo)，針對不同故障的參數(shù)及位置，對傳感器進(jìn)行選型。根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境和傳感器的需求，對工控機和數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行選型。根據(jù)傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊以及工控機的使用說明進(jìn)行安裝調(diào)試，確定可以正常工作。

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)由位于中控室的監(jiān)控系統(tǒng)軟件、位于機柜中的數(shù)據(jù)采集模塊和采煤機上的傳感器組成。硬件系統(tǒng)包括硬件選型、安裝、連接以及配置等。硬件系統(tǒng)完成以后，可以利用數(shù)據(jù)采集模塊的測試軟件進(jìn)行測試，測試通過之后進(jìn)入試運行階段，試運行無誤之后方可正常使用。

2.2 硬件結(jié)構(gòu)總體設(shè)計

系統(tǒng)的主要硬件有：工控機、數(shù)據(jù)采集模塊、傳感器3個部分。一般情況下，傳感器被安裝在需要監(jiān)測的位置；由于需要用到兩個數(shù)據(jù)采集模塊，1個HUB，所以將數(shù)據(jù)采集模塊和HUB安裝在離采煤機較近的機柜中；工控機通常被放置在工作面的風(fēng)道。采用RJ45以太網(wǎng)來連接工控機和數(shù)據(jù)采集模塊，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和速度，同時還便于擴展。

3 礦用采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究的實驗記錄

經(jīng)過調(diào)試，系統(tǒng)可以正常運行，準(zhǔn)確顯示各監(jiān)測點的監(jiān)測值，在監(jiān)測值超限的時候，還能及時報警，滿足了用戶對系統(tǒng)的需求。

3.1 實驗數(shù)據(jù)記錄

測試當(dāng)天的溫度為25℃～35℃，測試采樣時間設(shè)置為5s，其振幅和采樣時間之間的振動狀態(tài)如圖1所示。

3.2 實驗數(shù)據(jù)分析

依據(jù)外部測量設(shè)備的測定值以及系統(tǒng)的測定值，可計算出各自平均值及總體方差。

平均值公式：

總體方差公式：

表1顯示有3處系統(tǒng)的測試方差比外部的測試方差高，并且均系振幅。綜合考慮工作環(huán)境、測定部位、外部干擾、傳感器靈敏度等因素，測試結(jié)果比較理想，基本符合用戶的要求。

4 礦用采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究的結(jié)論

這套系統(tǒng)利用虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集、分析和處理技術(shù)，運行穩(wěn)定，結(jié)果可靠，完全可以滿足用戶的需求。此系統(tǒng)利用編程語言LabVIEW軟件的圖形化、數(shù)字化模塊式方式，依據(jù)采煤機自身功能特征，結(jié)合實際工作環(huán)境和條件的變化，制定了科學(xué)合理的測試和監(jiān)控系統(tǒng)。同時，利用LabVIEW軟件的網(wǎng)絡(luò)通信功能，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程在線測試盒和監(jiān)控數(shù)據(jù)的功能，其現(xiàn)場應(yīng)用的效果十分理想。主要表現(xiàn)在：

（1）降低了設(shè)備出現(xiàn)故障的概率，減少了備品備件的使用。

（2）大大降低了設(shè)備的維修時間和維修費用。

（3）使采煤機的運行變得更加平穩(wěn)，減少了停機的情況，提高了產(chǎn)能。

（4）提升了設(shè)備的自動化測試和監(jiān)控程度，降低了工人的勞動強度。

本套系統(tǒng)利用LabVIEW軟件的圖形化編程語言來編寫采煤機的虛擬儀表，準(zhǔn)確地顯示了采煤機的運行振幅信息，進(jìn)而實現(xiàn)了監(jiān)測采煤機性能狀態(tài)的功能，便于及時進(jìn)行調(diào)整，確保采煤機的正常運行，提高了采煤機的工作效率。除此之外，監(jiān)測系統(tǒng)還能夠在采煤機過震的時候及時發(fā)出聲光警報。技術(shù)人員可以隨時調(diào)出報警前后儲存的參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)給出的診斷結(jié)論以及維修建議，對設(shè)備進(jìn)行故障分析，然后進(jìn)行維修。

結(jié)語

隨著采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的不斷完善，以編程語言LabVIEW軟件為發(fā)展平臺的監(jiān)測系統(tǒng)，除了用于采煤機，還可以擴大其應(yīng)用領(lǐng)域，用于其他設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)。

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