煤礦旋轉機械在線故障診斷及預警系統設計分析

胡煊

摘要：為有效應對現有煤礦機械設備在線監測信息提取難度大、診斷技術自動辨識故障類別效能低的現實問題，本文提出一種以LahVIFW為基礎的故障在線診斷及預警系統，該系統運作階段通過頻譜、功率譜、倒頻譜分析等形式解讀振動信號，借此方式掌握旋轉機械運作階段不同構件的特征性參數，而后和故障類別數據內的參數做比較分析，達到精確診斷設備故障的目的。通過模擬試驗后，認定本文規劃設計的系統能精確辨識機械故障，并做出反饋，有操作流程建議、安全性高等特征。

關鍵詞：煤礦旋轉機械;在線診斷;預警系統;故障診斷

引言

既往建立的在線監測與故障診斷系統，投運階段盡管能達到監測設備運轉狀態，異常工況下傳遞預警信號及故障點定位，但無法提獲故障特征信息及智能辨識故障所屬類別，削弱了系統的實用性，本文基于LahVIFW對該系統重新作出規劃設計，其能動態化采集設備運轉階段特征性信息并將其完成的存儲于數據庫內，通過比較頻域特征，提升機械故障診斷率、預警效果。

1系統設計的整體思路

利用傳感器設施采獲到振動數據信息，并動態式完成時域、頻域解讀和處理，這樣便能順利獲得旋轉機械運轉階段不同不可見的特征性參數，依照監測時間次序自動完成參數類別規劃、存儲。針對實時采獲的特征參數和故障類數據庫內同類別參數做比較，達到診斷設備運行故障的目的。系統運作程序見圖1。

在線診斷結束后，系統會依照相應診斷結果，自動經由數據庫內提拿出相匹配的故障類別與解決辦法，并把結果呈現于用戶監測界面上，通過狀態燈對煤礦設備故障做出提示。

2系統軟、硬件設計

2.1軟件設計

主要是結合監測目標對象、渠道及預警診斷計劃規劃本系統配置模塊。由左至右分別是配備傳感器渠道、選定診斷與預警方案、測算重要零部件理論特征頻率值。

用戶監測模塊功能以呈現波形、譜圖、特征參數、預警與診斷信號以及打印報表等為主。用戶監測界面由時域圖、頻域圖、監測點安置、狀態趨向圖、故障提示、診斷結果錄入六個分部構成。

在時域圖內，單擊“初始波形”鍵，LED由暗變亮，對外呈現出沒有行預處理的波形圖;二次單擊“初始波形”鍵，LED變暗，呈現出的是沒有經濾波、降噪處置的波形圖。點擊“診斷報告”鍵，可以基于Word格式傳導出即時的診斷結果，為打印、存檔過程創造便利條件。若采用該系統監測機械設備狀態變動情況時，僅需要點擊“返回”鍵，返回至選擇界面。頻域圖的功能以東陽臺呈現峰值、有效值、裕度與波形因數等參數為主

故障提示以狀態燈為載體呈現出煤礦旋轉設備的運轉狀態，狀態燈呈紅、黃、綠色時，提示的內容分別是故障、警告、正常。故障種類呈現情況和狀態燈顯示情況兩者有同步性特征，于故障提示框采用文字顯示出診斷出的故障種類以及故障形成原因、整頓提議等。

2.2硬件設計

本系統用Spectra Quest采集儀設計數據采集模塊，其附帶16渠道擬化輸入同步采樣過程，數字式轉速計輸入渠道通常是2或4個;24位模數參與轉換過程，動態參數、采樣頻次、頻寬分別是110dB、102.1kHz、38kHz，采用608All型傳感器。

在監測礦山機械設備運轉狀態階段，使用磁座或螺紋銜接形式將傳感器裝設于監測裝置的傳動殼體上，可以依照狀態擬化分析結果，擇選出振動現象較明顯的區段安設傳感器。設定的有效檢測位點應盡量減縮振動信號傳導路徑，多數情況下建議將傳動系統的軸承某處設為傳感器安裝位點，推行以上安裝方案有益于更全面地收集轉軸、軸承和齒輪相關信息，判斷故障位點。依照配置的監測設備數目及各設備的有效測點數設定傳感器通道數，本文設計的系統軟件能同步接收到32路信號、監測數個設備的運行狀態。

3系統功能檢測

為明確系統在故障在線診斷、預警等方面的效能，規劃了和通風機、抽放泵、壓風機物理性能相似度很高的轉子一軸承系統，擬化轉子不均衡故障。設定運轉速度為1 800r/min，使用傳感器收集設備振動信號，監控、監測本系統的運轉狀態。

當轉子常態運轉時候，測試軟件系統，提示燈呈現為綠色，狀態表明設備運轉過程無異常。提獲相應時刻初始數據，而后分析頻譜，圖12即為分析結果。

把螺釘增設于轉子圓盤上方，擬化轉子不均衡故障，運轉速度同上時，故障提示區呈現“轉子不均衡故障”訊息，與之相伴隨的是“轉子”標識下閃爍紅燈。提獲以上時間點的初始數據開展頻譜分析，結果見圖3。

轉子達1倍頻時，對應的幅值約0.0015g，顯著高于常態時1倍頻對應的幅值，于4、5倍頻位置形成了諧波。以上表現出的狀況和轉子不均衡故障特征相吻合。

故障診斷系統做出的診斷結果與頻譜分析結果兩者表現出高度統一性，證實了系統的實用性。

4結束語

礦山設備是煤礦開采任務的主要執行裝置，其運行安穩性、可靠性關系著礦區開采作業工效，關系著智慧型礦山的建設水平。煤礦機械自動化發展階段要求從多個維度監測設備運轉狀態，及時做出診斷及發出預警信號，以最大限度的維持開采過程的連貫性、安穩性。本文基于LahVIFW設計在線診斷預警系統，以模塊化編程結構為支撐，合理整頓系統參數，在煤礦多個生產設備中表現出較高適用性，可靠性較高，實用性較強，有一定推廣價值。