[发明专利]一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置及方法，监测装置包括设在采煤机摇臂(12)上的激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、光隔离器(3)、第二光纤耦合器(4)、第三光纤耦合器(5)、光纤准直器(6)、第一光电探测器(7)、第二光电探测器(8)、第一信号处理模块(9)和第二信号处理模块(10)及设在采煤机滚筒(13)上的反射涂层(14)，通过测量原始光与反射光的相位差实现对采煤机滚筒(13)轴向振动的监测，通过测量原始光与反射光的强度差实现对采煤机滚筒(13)径向振动的监测。本发明能够在不停机、不解体前提下，实现对采煤机滚筒径向、轴向振动的直接非接触同步实时监测，且抗干扰能力强、监测灵敏度高。

技术领域

本发明涉及一种采煤机健康状态检测装置及监测方法，具体是一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置及方法，属于煤矿井下综采装备健康状态监测技术领域。

背景技术

我国具有丰富的煤炭资源，煤炭也是我国的主要消费能源和原料，在当前及未来一段时期内将一直占据主体能源地位，因此，煤矿行业能否健康稳定发展将直接影响我国各行各业的进一步提升与发展。

采煤机作为煤矿井下重要的采掘装备之一，其健康状态直接关系到煤矿的高效、安全开采。由于采煤机常年工作在粉尘浓度高、冲击载荷大、高温高压以及潮湿的环境中，其稳定性和可靠性会受到恶劣环境的影响，一旦出现故障将会导致整个综采工作面的停产，造成严重的经济损失。因此，必须对采煤机的健康状态进行实时监测。

滚筒是采煤机上直接进行割煤、落煤和装煤的机构，保证滚筒正常、安全、平稳运行对保障煤炭开采效率至关重要。滚筒作为一种典型的旋转机械，容易发生轴向对位不准和结构断裂等故障，而且80％的故障都能通过振动异常反映出来，故滚筒的振动信号包含丰富的状态信息，所以需要以不用停机和解体为前提，对采煤机滚筒的振动信号进行实时监测，通过分析振动信号对采煤机滚筒劣化程度和故障性质作出判断。

在目前的实际应用中，采煤机滚筒的振动监测多采用间接方法，即：将传感器及监测系统安装于采煤机滚筒附近、与其直接相关联的机械结构及动力装置上(比如摇臂)，并且通常采用电学类振动传感器及监测系统。研究发现，这些间接监测方法在实际应用中很难实现采煤机滚筒的径向及轴向振动的同步监测，并且容易受到综采工作面的强电磁场的干扰，监测灵敏度较低，不能直接准确地反映采煤机滚筒的健康状态。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置及方法，能够在不停机、不解体前提下，实现对采煤机滚筒径向、轴向振动的直接非接触同步实时监测。本装置及方法抗干扰能力强、监测灵敏度及精度高、易于操作。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：包括激光器、第一光纤耦合器、光隔离器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、光纤准直器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一信号处理模块和第二信号处理模块；所述的第一光纤耦合器的端口二零与激光器的输出端连接、端口二一与光隔离器的端口三一连接、端口二二与第二光纤耦合器的端口四二连接，端口二一、端口二二在第一光纤耦合器的同侧并与端口二零相对；所述的光隔离器的端口三二与第三光纤耦合器的端口五二连接；所述的第二光纤耦合器的端口四零与第一光电探测器的输入端连接、端口四一与第三光纤耦合器的端口五一连接，端口四一、端口四二在第二光纤耦合器的同侧并与端口四零相对；所述的第三光纤耦合器的端口五零与第二光电探测器的输入端连接、端口五四与光纤准直器连接，端口五零、端口五一、端口五二在第三光纤耦合器同侧并与端口五四相对；所述的第一光电探测器的输出端与第一信号处理模块的输入端连接，所述的第二光电探测器的输出端与第二信号处理模块的输入端连接；在采煤机滚筒垂直于旋转轴的端面上设有与光纤准直器射出的平行光相垂直的反射涂层，反射涂层沿着采煤机滚筒径向方向的宽度与光纤准直器射出的平行光束的直径相同；所述的激光器、第一光纤耦合器、光隔离器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、光纤准直器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一信号处理模块和第二信号处理模块均设在采煤机摇臂上；