矿用MG—300730—QWD采煤机震动状态监测系统研究

学术论文 2018-04-17 11:06:27
    鸡西煤机厂生产的MG-300/730-QWD无链变频电牵引采煤机是我矿目前主力机型,共计6套。在采煤过程中由于机组割矸石或过老硐产生较大震动,往往导致机组出现故障,例如机组内1140V电缆由于震动与腔壁摩擦,导致绝缘损坏发生漏电或短路;再如由于震动致使元器件松动脱落;震动导致滚筒刀座松动,出现甩刀等现象,影响正常使用。
    MG-300/730-QWD采煤机没有过震动保护装置,加之开采过程中噪声非常大和操作人员野蛮操作,导致过震时机组故障不能及时发现。利用LabVIEW软件开发的采煤机检测系统,是由人工设定超限制,一旦测定值超限,报警系统就会根据提前设定好的报警等级报警。监测系统的普遍使用,准确报警,做出正确的故障诊断以及给出合理的维修建议,不仅及时保护了设备以及人员安全,而且还确保了煤矿生产的正常运行。
    1 矿用采煤机状态监测系统概述
    对于采煤机状态监测系统而言,故障预判、故障初始、及时报警和定期维护功能是非常重要的,它可以为采煤机的正常运行提供保障。采用编程语言LabVIEW软件开发的采煤机在线监测系统,一方面减少了采煤机系统在工作过程中故障引起的间断,提高了采煤机的工作效率以及安全性,降低突发事故发生的概率,减轻经济损失和人身伤害,另一方面保障了生产的安全进行,降低了生产成本,提高了工作效率。
    2 矿用采煤机状态监测系统研究内容和方案
    我们研究的主要内容是硬件的系统集成部分,硬件主要包括:传感器的选择、安装、连接和设置,还有工控机和数据采集模块。具体的研究方案是按照系统的调研、分析需求、软硬件设计、总体设计和硬件实现的程序实施。实际的研究过程是先对唐山矿业分公司综二区,Y292下工作面进行现场调研,通过观察现场、查看工作记录和走访现场工作人员的方式,统计并记录了生产过程中的常见故障、发生故障的根本原因和具体的处理办法。总结震动典型的故障监测点,归纳出故障的出现规律以及确定方法,并且将这些资料进行模型化、数据化处理,以便确定系统软硬件的总体设计目标。参照硬件的设计目标,针对不同故障的参数及位置,对传感器进行选型。根据生产环境和传感器的需求,对工控机和数据采集模块进行选型。根据传感器、数据采集模块以及工控机的使用说明进行安装调试,确定可以正常工作。
    2.1 系统总体设计
    系统由位于中控室的监控系统软件、位于机柜中的数据采集模块和采煤机上的传感器组成。硬件系统包括硬件选型、安装、连接以及配置等。硬件系统完成以后,可以利用数据采集模块的测试软件进行测试,测试通过之后进入试运行阶段,试运行无误之后方可正常使用。
    2.2 硬件结构总体设计
    系统的主要硬件有:工控机、数据采集模块、传感器3个部分。一般情况下,传感器被安装在需要监测的位置;由于需要用到两个数据采集模块,1个HUB,所以将数据采集模块和HUB安装在离采煤机较近的机柜中;工控机通常被放置在工作面的风道。采用RJ45以太网来连接工控机和数据采集模块,确保数据传输的准确性和速度,同时还便于扩展。
    3 矿用采煤机状态监测系统研究的实验记录
    经过调试,系统可以正常运行,准确显示各监测点的监测值,在监测值超限的时候,还能及时报警,满足了用户对系统的需求。
    3.1 实验数据记錄
    测试当天的温度为25℃~35℃,测试采样时间设置为5s,其振幅和采样时间之间的振动状态如图1所示。
    3.2 实验数据分析
    依据外部测量设备的测定值以及系统的测定值,可计算出各自平均值及总体方差。
    平均值公式:
    总体方差公式:
    表1显示有3处系统的测试方差比外部的测试方差高,并且均系振幅。综合考虑工作环境、测定部位、外部干扰、传感器灵敏度等因素,测试结果比较理想,基本符合用户的要求。
    4 矿用采煤机状态监测系统研究的结论
    这套系统利用虚拟仪器的数据采集、分析和处理技术,运行稳定,结果可靠,完全可以满足用户的需求。此系统利用编程语言LabVIEW软件的图形化、数字化模块式方式,依据采煤机自身功能特征,结合实际工作环境和条件的变化,制定了科学合理的测试和监控系统。同时,利用LabVIEW软件的网络通信功能,实现了远程在线测试盒和监控数据的功能,其现场应用的效果十分理想。主要表现在:
    (1)降低了设备出现故障的概率,减少了备品备件的使用。
    (2)大大降低了设备的维修时间和维修费用。
    (3)使采煤机的运行变得更加平稳,减少了停机的情况,提高了产能。
    (4)提升了设备的自动化测试和监控程度,降低了工人的劳动强度。
    本套系统利用LabVIEW软件的图形化编程语言来编写采煤机的虚拟仪表,准确地显示了采煤机的运行振幅信息,进而实现了监测采煤机性能状态的功能,便于及时进行调整,确保采煤机的正常运行,提高了采煤机的工作效率。除此之外,监测系统还能够在采煤机过震的时候及时发出声光警报。技术人员可以随时调出报警前后储存的参数,根据系统给出的诊断结论以及维修建议,对设备进行故障分析,然后进行维修。
    结语
    随着采煤机状态监测系统的不断完善,以编程语言LabVIEW软件为发展平台的监测系统,除了用于采煤机,还可以扩大其应用领域,用于其他设备的监控系统。
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