[实用新型]一种基于黑匣子的采煤机状态监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于黑匣子的采煤机状态监测方法，尤其是一种基于黑匣子的采煤机电机工作参数、油缸载荷、振动特性及姿态等状态信息监测方法。

背景技术

综采工作面是煤矿井下装备综合机械化设备的回采工作面，是煤矿生产的最前沿和最复杂的工作环节。一个标准的综采工作面一般由200～300台设备构成，核心设备有采煤机、刮板输送机、液压支架、转载机、破碎机和带式输送机等，设备数量众多，设备之间互相制约，相互协调。

矿井存在高瓦斯、大倾角、硬顶煤、复杂地质条件等制约因素，要实现“安全保障、高效自动化、信息化集成以及绿色可持续开采、节能减排、提升效益”的发展目标，必须不断提高井下设备的监测水平，建立健全设备健康预警和处理机制。采煤机作为综采自动化设备最为关键的一个环节，是井下主要的生产设备之一，其工作正常与否直接关系到井下生产和人员的安全，关系到企业的经济效益，开展采煤机的状态监测和健康诊断能够实时监测采煤机的运行状态，对采煤机状态进行监测，及时、正确地对采煤机各种异常状态或故障状态做出诊断，预防或消除故障，保证采煤机发挥最大的工作能力，有利于保障生产的安全，有利于采煤机状态维修体制的建立，有利于提高采煤机的自动化、信息化集成和提升效益。因此研发一套方便实用的采煤机状态监测方法成为急需。

目前，我国大部分煤矿企业已经认识到煤矿机电设备的监测技术、故障诊断技术和预测性维护技术对保障煤矿安全生产的重要性，各类固定设备的监测与诊断技术应用日益增多。但是对采煤机运行状况监测和故障诊断水平还停留在较低水平。国内采煤机基本上是采用进口可编程控制器PLC和大屏幕全中文实时显示系统，能够显示诸如电机的电流、电压、温度、整机移动速度、油缸压力等信息，同时通过设定经验阈值的方法还具有了简单的故障显示和报警功能。一些先进的企业还建成了远程状态监测系统，能够在井上监视设备运行的情况，但监测的参数基本是将机载显示的参数通过网络传到井上，再外加一些视频、音频和开关量信号。采煤机振动信号中蕴藏了大量的信息，但是由于振动信号的采集、存储和传输都不易实现，因此综合振动信息的监测系统还很少。国内在采煤机故障诊断方面的研究处在起步阶段，对故障机理和征兆联系方面的研究缺乏，大多停留依据电压、电流、温度、角度等简单参量监测。

从总体上看，现有采煤机状态监测系统和方法存在以下问题：

(1)监测范围不全面，监测参数比较少，方法单一，难以实现损伤的定量和定位诊断；

(2)监测的参数采集后一般用于实时监测，数据存储不方便，不便于之后综合分析之用；

(3)有线监测系统井下布线困难，易损坏，成本高；

(4)无线监测系统不成熟。

基于“黑匣子”的采煤机状态监测方法成功解决了以上问题。通过黑匣子实现采集和存储采煤机大量的自身运行状态信息包括振动信息，建立传感器信息数据库，合理的分类 分析海量的数据信息，得到各部分传感器信息同设备运行状况的合理解释，使这些数据能够为采煤机状态监测做出显著贡献。

采掘设备数据记录仪，俗称“黑匣子”，采用嵌入式主板Intel 3945A，存储介质为512G的固态硬盘，具备RS232串口通信及TCP/IP网口通信功能，多通道采集振动加速度信号，最高总采样频率为250K(可调)，12V/1.5A供电，安装固定在采掘设备电控箱内部，实时采集和记录采掘设备工作的各种状态参数。采掘设备“黑匣子”数据来源有两类：一类是采掘设备自身已有的传感器采集的数据，以通信的方式从采掘设备电控单元(PLC/PCC)获得；另一类是用外置矿用本安振动传感器采集的振动信号。采掘设备数据记录仪通过长时间记录的采掘设备状态参数(电机供电电压、三相电流、电机温度、油缸压力和行程、摇臂振动等)分析设备使用情况，了解设备功率谱和载荷谱情况。

基于黑匣子的采煤机状态监测方法的研制与开发有如下重要意义：

(1)解决了井下设备工作状态参数尤其是振动参数的获取问题；

(2)解决了大容量数据存储的问题，从而能够记录并保存采煤机的早期运行状态数据；

(3)提高采煤机的安全运行效率，有利于保障生产的安全；

(4)为远程状态监测和健康诊断系统的建立奠定基石；

(5)为采煤机故障预警机制和状态维修体制的建立打下重要基础；

(6)为提高采煤机的自动化和智能化控制提供重要参考数据；

(7)为采煤机的优化设计提供基础数据。

发明内容