煤礦帶式輸送機(jī)軸承監(jiān)測診斷系統(tǒng)及應(yīng)用

何坐樓

（陜煤集團(tuán)神木紅柳林礦業(yè)有限公司，陜西榆林 719300）

0 引言

我國煤炭資源的儲存量和開采量都位居世界前列，同時(shí)，煤炭資源的使用量也位居世界前列。采用高效率的技術(shù)和現(xiàn)代化的開采模式成為煤炭資源開采必須使用的方法，提高煤炭產(chǎn)量，滿足日益增加的煤炭使用量。煤礦中，帶式輸送機(jī)軸承監(jiān)測和診斷系統(tǒng)的成熟度在很大程度上決定了煤炭開采的運(yùn)輸效率。我國煤礦的智能化開采在近十年取得了長足進(jìn)步，開啟了我國煤礦智能化開采的新時(shí)代。煤礦帶式輸送機(jī)的重要組成部分就是軸承，針對關(guān)鍵部件需要有非常細(xì)致的監(jiān)測技術(shù)和保養(yǎng)技術(shù)，深入了解軸承在輸送機(jī)上的應(yīng)用情況和軸承監(jiān)測診斷系統(tǒng)的特點(diǎn)，確保帶式輸送機(jī)智能化的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)開采持續(xù)性和安全性的全面提高。

1 帶式輸送機(jī)軸承監(jiān)測診斷系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)

1.1 系統(tǒng)功能

1.1.1 系統(tǒng)概況

帶式輸送機(jī)軸承監(jiān)測診斷系統(tǒng)是通過軸承的幾何參數(shù)設(shè)定，應(yīng)用監(jiān)測感應(yīng)裝置采集軸承運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)信號。計(jì)算機(jī)主機(jī)將所采集的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信號存儲?？梢詫?shí)時(shí)查閱監(jiān)測診斷和報(bào)警情況，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)反映，采取相應(yīng)維護(hù)保養(yǎng)措施。

1.1.2 系統(tǒng)模塊及主要作用

（1）參數(shù)設(shè)定模塊。主要是在人機(jī)交換平臺操作，具體設(shè)置內(nèi)容為軸承的型號規(guī)格和監(jiān)測點(diǎn)位的報(bào)警門限。軸承的種類和數(shù)量都不一致，對每一種軸承的監(jiān)測診斷方式雖然相同，但是對運(yùn)行精度的要求不一樣。在實(shí)際應(yīng)用中主要是對軸承的溫度和振動有報(bào)警門限，根據(jù)設(shè)備實(shí)際使用情況對各種軸承做相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整，這對系統(tǒng)的實(shí)際分析有著很大參考價(jià)值。

（2）圖形化總體監(jiān)測模塊。通過系統(tǒng)圖表可以形象反映出軸承溫度和振動的實(shí)時(shí)變化情況，可以截選某一個(gè)時(shí)間段數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。圖中就可以顯示出軸承的溫度和振動的波動范圍，波形圖可以按照門限范圍分別用不同顏色表示，一般情況下用綠色、黃色、紅色分別表示安全、警告、危險(xiǎn)狀態(tài)。

（3）報(bào)表查詢模塊。實(shí)時(shí)監(jiān)測的情況在一定周期內(nèi)會形成一份報(bào)表，以統(tǒng)計(jì)表格的形式分別列出這一段周期內(nèi)軸承溫度和振動數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)自動分析出最大值、最小值和平均值等。

（4）報(bào)警查詢模塊。這個(gè)模塊主要是可以顯示實(shí)時(shí)點(diǎn)位的報(bào)警情況和歷史各點(diǎn)位的報(bào)警情況。可以通過報(bào)警情況做數(shù)據(jù)分析，總結(jié)影響軸承溫度和振動變化的因素，系統(tǒng)全面地掌握所有輸送機(jī)軸承報(bào)警情況。

（5）歷史趨勢分析模塊?？梢赃x擇在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)不同測點(diǎn)軸承的溫度和振動情況，也可以選擇同一個(gè)測點(diǎn)軸承在一段時(shí)間周期內(nèi)的變化情況，通過歷史數(shù)據(jù)的分析，得出總體的數(shù)據(jù)變化趨勢。

（6）診斷分析模塊。軸承的診斷分析方式較多，一般采用頻譜分析和包絡(luò)譜分析，分析模塊可以離線操作，為用戶分析數(shù)據(jù)提供便利。

（7）診斷報(bào)告模塊?？梢园驯O(jiān)測到的數(shù)據(jù)形成一份診斷報(bào)告，便于查閱和存檔

（8）在線操作幫助模塊。如遇到一些操作問題，可以通過在線操作模塊進(jìn)行查閱，此模塊中詳細(xì)講解了每一個(gè)模塊具體的操作方法和步驟。而且還收集了許多用戶在使用過程中遇到的問題，便于用戶能夠更好地解決當(dāng)前問題，節(jié)約操作時(shí)間。

1.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

1.2.1 抗干擾能力強(qiáng)

帶式輸送機(jī)軸承監(jiān)測診斷系統(tǒng)采用的測振動傳感器是礦用本安型振動加速傳感器，通過電流輸出，比其他輸出方式更具有穩(wěn)定性，以及更強(qiáng)的抗干擾能力，不會受到周邊環(huán)境影響。在煤礦開采環(huán)境中，噪聲較大、環(huán)境比較復(fù)雜，這種傳感器更能夠適應(yīng)這種環(huán)境。測量軸承溫度使用溫度傳感器，其使用檢測探頭將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，以確保溫度信息傳遞的真實(shí)性，不會受到傳輸線路環(huán)境的影響。

1.2.2 監(jiān)測診斷功能豐富多樣

帶式輸送機(jī)軸承監(jiān)測診斷系統(tǒng)通過8 個(gè)模塊完成對軸承數(shù)據(jù)的全面統(tǒng)計(jì)。可以使企業(yè)更好監(jiān)測軸承使用情況，為企業(yè)制定預(yù)防性維護(hù)方案提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

1.2.3 狀態(tài)顯示直觀

帶式輸送機(jī)軸承監(jiān)測診斷系統(tǒng)中有一個(gè)圖形化總體監(jiān)測模塊和歷史趨勢分析模塊?？梢詫斔蜋C(jī)軸承的溫度和振動實(shí)時(shí)監(jiān)測，利用頻譜圖直觀看出軸承目前使用狀況，更便于企業(yè)做預(yù)防性的維修方案。

2 帶式輸送機(jī)軸承故障診斷方法

2.1 第二代小波解調(diào)分析法

第二代小波解調(diào)分析法是一種時(shí)頻分析技術(shù)，比較適用于煤礦這種惡劣環(huán)境的場所，而且輸送機(jī)皮帶需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)是連續(xù)性的，這種分析法都能夠滿足這些條件限制。第二代小波解調(diào)分析法是提取高頻衰減振動中的低頻信號，獲取軸承的故障特征。這種分析法具有下列優(yōu)點(diǎn)。

（1）高度匹配性。軸承在完好狀態(tài)時(shí)呈現(xiàn)比較平穩(wěn)的波形，在軸承局部受損或脫落的故障情況下，損傷處會影響振動信號的衰減。第二代小波解調(diào)分析法中的尺度函數(shù)和小波函數(shù)形狀和軸承的受損形狀保持一致，在很大程度上提高了分析精度。

（2）放大性。第二代小波解調(diào)分析法的函數(shù)呈現(xiàn)對稱性，可以捕捉到信號的任何細(xì)節(jié)，通過對波形的分解，可以放大波形圖，使得故障情況被放大，突出本來不明顯的故障特征。

（3）分頻性。第二代小波是多個(gè)互相銜接的通濾波組合而成，它將不同信號分散到各個(gè)頻譜中，通過放大某一頻譜，可以更加容易觀察出軸承的特征。

（4）分離性。軸承中獲得的信號一般都是調(diào)制信號，通過第二代小波分解，然后進(jìn)行包絡(luò)解調(diào)，可以把故障信號從所有的采集信號中分離出來，提取軸承受損部位的波形特征。

總的來說，第二代小波解調(diào)分析法可以把軸承的受損情況信號特征分離出來，放大受損情況的特征。便于技術(shù)人員觀察和檢測軸承的具體故障，可以盡快完成對軸承的維護(hù)保養(yǎng)或者更換工作。

2.2 混合智能診斷技術(shù)

混合智能診斷技術(shù)是結(jié)合軸承監(jiān)測系統(tǒng)和自動化智能化技術(shù)，既可以滿足軸承的監(jiān)測診斷，又可以減少人員的投入，節(jié)約監(jiān)測成本。混合智能診斷技術(shù)通過精密傳感器傳遞軸承信號，完好軸承和故障軸承的頻譜圖可能在一般的示波器中不太明顯，混合智能技術(shù)采用頻譜分析，放大區(qū)域頻譜圖，根據(jù)波形和軸承損耗形態(tài)一致的規(guī)律，可以判定出軸承磨損或損耗的具體情況。檢測診斷工作者可以根據(jù)診斷現(xiàn)象和診斷結(jié)果制定進(jìn)一步的維護(hù)措施，提高帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸效率，提高煤礦的實(shí)際產(chǎn)量。

智能診斷技術(shù)是根據(jù)上層控制系統(tǒng)的需求指令自動進(jìn)行調(diào)度，通過智能化技術(shù)對軸承的溫度和振動進(jìn)行感知。整個(gè)工作面實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自感知、控制調(diào)節(jié)和動作，完成軸承檢測診斷等過程。整個(gè)環(huán)節(jié)中，無人工參與操作，全部都是依賴于設(shè)備的自我感知，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測診斷工作。這種模式是采煤事業(yè)發(fā)展的終極目標(biāo)，是技術(shù)發(fā)展的最高境界，但目前由于某些核心的技術(shù)和控制方式?jīng)]有得到突破，使得混合智能診斷技術(shù)沒有得到廣泛應(yīng)用，目前只應(yīng)用了部分技術(shù)，在今后發(fā)展規(guī)劃中，整合所有的混合智能診斷技術(shù)，形成一套完整的技術(shù)模式，是采煤事業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的必經(jīng)之路。

3 帶式輸送機(jī)軸承監(jiān)測診斷系統(tǒng)功能的改善意見

3.1 提高輸送機(jī)軸承監(jiān)測診斷技術(shù)的創(chuàng)新意識

現(xiàn)代煤礦機(jī)電結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化控制技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等多個(gè)學(xué)科知識，充分提煉出比較重要的信息。煤礦企業(yè)的發(fā)展與監(jiān)測診斷技術(shù)的成熟度緊密聯(lián)系，帶式輸送機(jī)是運(yùn)煤的有效保障，也是產(chǎn)煤主要途徑。如果煤礦企業(yè)充分使用軸承監(jiān)測診斷的先進(jìn)技術(shù)，采煤運(yùn)輸效率會得到大大提高。也正是監(jiān)測診斷技術(shù)的大量推廣，節(jié)約了很大一部分人力，為煤礦企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本。在單位時(shí)間內(nèi)，擴(kuò)大了煤礦開采量，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)創(chuàng)造了更為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 建立健全軸承監(jiān)測診斷的管理體系

軸承監(jiān)測診斷能夠?qū)捷斔蜋C(jī)各個(gè)軸承內(nèi)部全面布控，對帶式輸送機(jī)任何軸承都可以實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)度。現(xiàn)代化的管理要求科學(xué)性、合理性和可持續(xù)性，利用計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)知識統(tǒng)籌設(shè)備和人員的工作，減少了人力資源，可以從客觀上得到實(shí)時(shí)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和診斷情況。煤礦企業(yè)只要做好管理工作，堅(jiān)持技術(shù)革新，就能夠增強(qiáng)競爭力，完善管理機(jī)制，在相同競爭壓力下，能夠取得更好效益。煤礦行業(yè)都積極向未來發(fā)展看齊，最新的技術(shù)要求和完善的管理機(jī)制體系促進(jìn)自身的素質(zhì)和競爭力的提高。

3.3 軸承監(jiān)測診斷系統(tǒng)的自動化、智能化發(fā)展

煤礦現(xiàn)場管理者應(yīng)充分利用煤礦帶式輸送機(jī)軸承的特點(diǎn)，對輸送機(jī)軸承內(nèi)的一切環(huán)境進(jìn)行勘探，針對環(huán)境做出相應(yīng)的決策措施。利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，軸承周邊的每一個(gè)角落都能實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證監(jiān)控指揮中心與礦內(nèi)工作的人員信息暢通，便于控制中心發(fā)號指令，對輸送機(jī)區(qū)域的員工進(jìn)行統(tǒng)一安排、管理和調(diào)度。改變傳統(tǒng)管理模式，使得管理和監(jiān)測更具自動化、智能化。只要科學(xué)的規(guī)劃和合理的布局，按照要求應(yīng)用好軸承監(jiān)測診斷技術(shù)的一切功能，便可以提高整個(gè)煤礦企業(yè)的管理水平和優(yōu)化人員調(diào)度。提高煤礦開采工作的安全系數(shù)，從根本上預(yù)防意外的發(fā)生，減少安全事故。

4 結(jié)束語

隨著社會的快速發(fā)展，輸送機(jī)軸承監(jiān)測診斷系統(tǒng)已經(jīng)大力推動了煤礦開采工作的進(jìn)步，煤礦輸送機(jī)軸承診斷管理工作也應(yīng)該逐步向自動智能化方向發(fā)展。在國際大環(huán)境下，我國的煤礦企業(yè)應(yīng)該對自身有更高要求，形成健康的制度和企業(yè)文化，用創(chuàng)新的思維管理煤礦，這樣才能提高自身的競爭力。