礦用MG—300730—QWD采煤機震動狀態監測系統研究

劉曉國

摘 要：在煤礦生產過程中，礦用采煤機是煤礦生產的必備設備。本文研究的主要內容是利用LabVIEW將數據的采集、處理以及顯示功能進行圖形化，并對采集來的數據加以分析，更加科學、直觀地反映出采煤機運行狀態及故障的發展趨勢，以便幫助工作人員對其進行使用和維護。

關鍵詞：煤礦；采煤機；運行狀態；監測系統

中圖分類號 ：TD421 文獻標志碼：A

雞西煤機廠生產的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生較大震動，往往導致機組出現故障，例如機組內1140V電纜由于震動與腔壁摩擦，導致絕緣損壞發生漏電或短路；再如由于震動致使元器件松動脫落；震動導致滾筒刀座松動，出現甩刀等現象，影響正常使用。

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

1 礦用采煤機狀態監測系統概述

對于采煤機狀態監測系統而言，故障預判、故障初始、及時報警和定期維護功能是非常重要的，它可以為采煤機的正常運行提供保障。采用編程語言LabVIEW軟件開發的采煤機在線監測系統，一方面減少了采煤機系統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，降低突發事故發生的概率，減輕經濟損失和人身傷害，另一方面保障了生產的安全進行，降低了生產成本，提高了工作效率。

2 礦用采煤機狀態監測系統研究內容和方案

我們研究的主要內容是硬件的系統集成部分，硬件主要包括：傳感器的選擇、安裝、連接和設置，還有工控機和數據采集模塊。具體的研究方案是按照系統的調研、分析需求、軟硬件設計、總體設計和硬件實現的程序實施。實際的研究過程是先對唐山礦業分公司綜二區，Y292下工作面進行現場調研，通過觀察現場、查看工作記錄和走訪現場工作人員的方式，統計并記錄了生產過程中的常見故障、發生故障的根本原因和具體的處理辦法?？偨Y震動典型的故障監測點，歸納出故障的出現規律以及確定方法，并且將這些資料進行模型化、數據化處理，以便確定系統軟硬件的總體設計目標。參照硬件的設計目標，針對不同故障的參數及位置，對傳感器進行選型。根據生產環境和傳感器的需求，對工控機和數據采集模塊進行選型。根據傳感器、數據采集模塊以及工控機的使用說明進行安裝調試，確定可以正常工作。

2.1 系統總體設計

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

2.2 硬件結構總體設計

系統的主要硬件有：工控機、數據采集模塊、傳感器3個部分。一般情況下，傳感器被安裝在需要監測的位置；由于需要用到兩個數據采集模塊，1個HUB，所以將數據采集模塊和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道。采用RJ45以太網來連接工控機和數據采集模塊，確保數據傳輸的準確性和速度，同時還便于擴展。

3 礦用采煤機狀態監測系統研究的實驗記錄

經過調試，系統可以正常運行，準確顯示各監測點的監測值，在監測值超限的時候，還能及時報警，滿足了用戶對系統的需求。

3.1 實驗數據記錄

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

3.2 實驗數據分析

依據外部測量設備的測定值以及系統的測定值，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。綜合考慮工作環境、測定部位、外部干擾、傳感器靈敏度等因素，測試結果比較理想，基本符合用戶的要求。

4 礦用采煤機狀態監測系統研究的結論

這套系統利用虛擬儀器的數據采集、分析和處理技術，運行穩定，結果可靠，完全可以滿足用戶的需求。此系統利用編程語言LabVIEW軟件的圖形化、數字化模塊式方式，依據采煤機自身功能特征，結合實際工作環境和條件的變化，制定了科學合理的測試和監控系統。同時，利用LabVIEW軟件的網絡通信功能，實現了遠程在線測試盒和監控數據的功能，其現場應用的效果十分理想。主要表現在：

（1）降低了設備出現故障的概率，減少了備品備件的使用。

（2）大大降低了設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，減少了停機的情況，提高了產能。

（4）提升了設備的自動化測試和監控程度，降低了工人的勞動強度。

本套系統利用LabVIEW軟件的圖形化編程語言來編寫采煤機的虛擬儀表，準確地顯示了采煤機的運行振幅信息，進而實現了監測采煤機性能狀態的功能，便于及時進行調整，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，監測系統還能夠在采煤機過震的時候及時發出聲光警報。技術人員可以隨時調出報警前后儲存的參數，根據系統給出的診斷結論以及維修建議，對設備進行故障分析，然后進行維修。

結語

隨著采煤機狀態監測系統的不斷完善，以編程語言LabVIEW軟件為發展平臺的監測系統，除了用于采煤機，還可以擴大其應用領域，用于其他設備的監控系統。

參考文獻

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