煤礦帶式輸送機軸承監測診斷系統及應用

何坐樓

（陜煤集團神木紅柳林礦業有限公司，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，煤炭資源的使用量也位居世界前列。采用高效率的技術和現代化的開采模式成為煤炭資源開采必須使用的方法，提高煤炭產量，滿足日益增加的煤炭使用量。煤礦中，帶式輸送機軸承監測和診斷系統的成熟度在很大程度上決定了煤炭開采的運輸效率。我國煤礦的智能化開采在近十年取得了長足進步，開啟了我國煤礦智能化開采的新時代。煤礦帶式輸送機的重要組成部分就是軸承，針對關鍵部件需要有非常細致的監測技術和保養技術，深入了解軸承在輸送機上的應用情況和軸承監測診斷系統的特點，確保帶式輸送機智能化的運行，實現開采持續性和安全性的全面提高。

1 帶式輸送機軸承監測診斷系統的功能和特點

1.1 系統功能

1.1.1 系統概況

帶式輸送機軸承監測診斷系統是通過軸承的幾何參數設定，應用監測感應裝置采集軸承運行時的狀態信號。計算機主機將所采集的信號轉換為數據，實現信號存儲?？梢詫崟r查閱監測診斷和報警情況，根據實際數據反映，采取相應維護保養措施。

1.1.2 系統模塊及主要作用

（1）參數設定模塊。主要是在人機交換平臺操作，具體設置內容為軸承的型號規格和監測點位的報警門限。軸承的種類和數量都不一致，對每一種軸承的監測診斷方式雖然相同，但是對運行精度的要求不一樣。在實際應用中主要是對軸承的溫度和振動有報警門限，根據設備實際使用情況對各種軸承做相應的參數調整，這對系統的實際分析有著很大參考價值。

（2）圖形化總體監測模塊。通過系統圖表可以形象反映出軸承溫度和振動的實時變化情況，可以截選某一個時間段數據進行分析。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、危險狀態。

（3）報表查詢模塊。實時監測的情況在一定周期內會形成一份報表，以統計表格的形式分別列出這一段周期內軸承溫度和振動數據，根據這些數據自動分析出最大值、最小值和平均值等。

（4）報警查詢模塊。這個模塊主要是可以顯示實時點位的報警情況和歷史各點位的報警情況?？梢酝ㄟ^報警情況做數據分析，總結影響軸承溫度和振動變化的因素，系統全面地掌握所有輸送機軸承報警情況。

（5）歷史趨勢分析模塊?？梢赃x擇在一個時間點不同測點軸承的溫度和振動情況，也可以選擇同一個測點軸承在一段時間周期內的變化情況，通過歷史數據的分析，得出總體的數據變化趨勢。

（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譜分析，分析模塊可以離線操作，為用戶分析數據提供便利。

（7）診斷報告模塊。可以把監測到的數據形成一份診斷報告，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行查閱，此模塊中詳細講解了每一個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前問題，節約操作時間。

1.2 系統特點

1.2.1 抗干擾能力強

帶式輸送機軸承監測診斷系統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定性，以及更強的抗干擾能力，不會受到周邊環境影響。在煤礦開采環境中，噪聲較大、環境比較復雜，這種傳感器更能夠適應這種環境。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換為電信號，以確保溫度信息傳遞的真實性，不會受到傳輸線路環境的影響。

1.2.2 監測診斷功能豐富多樣

帶式輸送機軸承監測診斷系統通過8 個模塊完成對軸承數據的全面統計?？梢允蛊髽I更好監測軸承使用情況，為企業制定預防性維護方案提供可靠的數據依據。

1.2.3 狀態顯示直觀

帶式輸送機軸承監測診斷系統中有一個圖形化總體監測模塊和歷史趨勢分析模塊?？梢詫斔蜋C軸承的溫度和振動實時監測，利用頻譜圖直觀看出軸承目前使用狀況，更便于企業做預防性的維修方案。

2 帶式輸送機軸承故障診斷方法

2.1 第二代小波解調分析法

第二代小波解調分析法是一種時頻分析技術，比較適用于煤礦這種惡劣環境的場所，而且輸送機皮帶需要監測的數據是連續性的，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點。

（1）高度匹配性。軸承在完好狀態時呈現比較平穩的波形，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。第二代小波解調分析法中的尺度函數和小波函數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。第二代小波解調分析法的函數呈現對稱性，可以捕捉到信號的任何細節，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。第二代小波是多個互相銜接的通濾波組合而成，它將不同信號分散到各個頻譜中，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制信號，通過第二代小波分解，然后進行包絡解調，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保養或者更換工作。

2.2 混合智能診斷技術

混合智能診斷技術是結合軸承監測系統和自動化智能化技術，既可以滿足軸承的監測診斷，又可以減少人員的投入，節約監測成本?；旌现悄茉\斷技術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，混合智能技術采用頻譜分析，放大區域頻譜圖，根據波形和軸承損耗形態一致的規律，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診斷現象和診斷結果制定進一步的維護措施，提高帶式輸送機的運輸效率，提高煤礦的實際產量。

智能診斷技術是根據上層控制系統的需求指令自動進行調度，通過智能化技術對軸承的溫度和振動進行感知。整個工作面實現設備的自感知、控制調節和動作，完成軸承檢測診斷等過程。整個環節中，無人工參與操作，全部都是依賴于設備的自我感知，實現監測診斷工作。這種模式是采煤事業發展的終極目標，是技術發展的最高境界，但目前由于某些核心的技術和控制方式沒有得到突破，使得混合智能診斷技術沒有得到廣泛應用，目前只應用了部分技術，在今后發展規劃中，整合所有的混合智能診斷技術，形成一套完整的技術模式，是采煤事業長遠發展的必經之路。

3 帶式輸送機軸承監測診斷系統功能的改善意見

3.1 提高輸送機軸承監測診斷技術的創新意識

現代煤礦機電結合了計算機技術、自動化控制技術、信息技術、機械技術等多個學科知識，充分提煉出比較重要的信息。煤礦企業的發展與監測診斷技術的成熟度緊密聯系，帶式輸送機是運煤的有效保障，也是產煤主要途徑。如果煤礦企業充分使用軸承監測診斷的先進技術，采煤運輸效率會得到大大提高。也正是監測診斷技術的大量推廣，節約了很大一部分人力，為煤礦企業節約了生產成本。在單位時間內，擴大了煤礦開采量，降低了生產成本，為企業創造了更為可觀的經濟效益。

3.2 建立健全軸承監測診斷的管理體系

軸承監測診斷能夠對帶式輸送機各個軸承內部全面布控，對帶式輸送機任何軸承都可以實時監控，能夠根據實際需求進行調度。現代化的管理要求科學性、合理性和可持續性，利用計算機相關技術知識統籌設備和人員的工作，減少了人力資源，可以從客觀上得到實時的監測數據和診斷情況。煤礦企業只要做好管理工作，堅持技術革新，就能夠增強競爭力，完善管理機制，在相同競爭壓力下，能夠取得更好效益。煤礦行業都積極向未來發展看齊，最新的技術要求和完善的管理機制體系促進自身的素質和競爭力的提高。

3.3 軸承監測診斷系統的自動化、智能化發展

煤礦現場管理者應充分利用煤礦帶式輸送機軸承的特點，對輸送機軸承內的一切環境進行勘探，針對環境做出相應的決策措施。利用計算機信息技術和網絡技術，軸承周邊的每一個角落都能實時監控，保證監控指揮中心與礦內工作的人員信息暢通，便于控制中心發號指令，對輸送機區域的員工進行統一安排、管理和調度。改變傳統管理模式，使得管理和監測更具自動化、智能化。只要科學的規劃和合理的布局，按照要求應用好軸承監測診斷技術的一切功能，便可以提高整個煤礦企業的管理水平和優化人員調度。提高煤礦開采工作的安全系數，從根本上預防意外的發生，減少安全事故。

4 結束語

隨著社會的快速發展，輸送機軸承監測診斷系統已經大力推動了煤礦開采工作的進步，煤礦輸送機軸承診斷管理工作也應該逐步向自動智能化方向發展。在國際大環境下，我國的煤礦企業應該對自身有更高要求，形成健康的制度和企業文化，用創新的思維管理煤礦，這樣才能提高自身的競爭力。