[发明专利]一种采煤机减速器润滑油状态监测与故障诊断系统及方法

权利要求书

1.一种采煤机减速器润滑油状态监测与故障诊断系统，其特征在于，包括数据采集系统以及计算机软件系统；所述计算机软件系统包括数据处理系统、结果判断系统、综合分析系统、剩余寿命估算系统以及结果整合输出及储存系统；

所述数据采集系统包括润滑油温度传感器、粘度计、油液颗粒传感器、颗粒粒度分析仪及酸碱PH值传感器，其中颗粒粒度分析仪安装于减速器油箱侧面油液液面中部，两侧各一个；油液颗粒传感器安装于齿轮啮合处下方油箱地面1/3液面高度处、酸碱PH值传感器与粘度计置于低速级齿轮下方油液液面以下、温度传感器安装于各齿轮及齿轮啮合处下方油液液面以下，以上各传感器嵌入减速器油箱内部,用于对采煤机减速器内润滑油的温度、粘度、颗粒数、颗粒分布及PH值进行实时监测，数据采集系统输出端通过数据线连接至计算机，输入至数据处理系统；

所述数据处理系统包括第一数据处理系统以及第二数据处理系统，第一数据处理系统接收数据采集系统传回的数据，对数据进行滤波、整流、分类、放大、缺失值处理、平滑滤波、数据的分组、基本描述统计量的计算处理得到油液温度、粘度、油液颗粒数、酸/碱PH值实时数值r₁、r₂、r₃、r₄；

所述第二数据处理系统用于重新进行数据滤波、整流、分类、放大、缺失值处理、平滑滤波、数据的分组、基本描述统计量的计算以及参数r₁、r₂、r₃、r₄关联分析、异常分析和特异群组分析；

所述数据处理系统输出数据传输至结果判断系统；所述结果判断系统用于判断油液各参数是否正常，判断油液各参数是否需要复检，判断减速器是否发生故障；结果判断系统输出数据传输至综合分析系统；

所述综合分析系统用于完成基本统计图形的绘制、数据的正态化处理及数据追踪工作，结合人工输入的数据以及设备运行过程系统储存的历史数据对监测结果进行实时综合分析，通过各零部件处润滑油参数数据利用故障树模型确定零件综合数值，判断采煤机减速器零部件是否发生故障；

结果综合分析系统输出的综合数值传输至剩余寿命估算系统；所述剩余寿命估算系统根据预先的健康数据与本系统工作时所储存历史数据，利用时间及对应实时数据，在系统中形成相应二维图，进而利用图线趋势通过对比实时数据与零部件发生故障时的标准的差距估算减速器剩余寿命；

所述结果整合输出及储存系统用于整合处理所有结果数据，完成结果数据的输出及储存；经过整合操作后将监测结果输出到计算机显示屏上，根据监测结果控制采煤机启停。

2.根据权利要求1所述的一种采煤机减速器润滑油状态监测与故障诊断系统，其特征在于，所述故障树模型为，依次设油液温度、粘度、油液颗粒数、酸/碱PH值实时数值为r₁、r₂、r₃、r₄，相应权重为μ₁、μ₂、μ₃、μ₄，零件实时综合数值为F，有：

3.一种采煤机减速器润滑油状态监测与故障诊断方法，基于权利要求1一种采煤机减速器润滑油状态监测与故障诊断系统实现，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采煤机减速器运行前，先将减速器各零件健康、异常、故障状态下数据以及预先设定的标准A、B、C输入到计算机软件系统中；

所述标准A为润滑油温度、粘度、油液颗粒数及粒度分布、酸/碱PH值正常工作情况下的数值；标准B为出现异常现象，具体包括：润滑油温度、粘度、油液颗粒数及粒度分布、酸/碱PH值各个参数异常及t₁-t₂时间段综合数值f₁大于t₂-t₃时间段内综合数值f₂，监测结果不符合曲线连续性；标准C为零部件发生故障时的综合数值F'，这里有：

步骤2：采煤机减速器工作过程中，数据采集系统对油液各特征参数进行实时采集，通过数据线将模拟信号输出到计算机的AD板卡，AD板卡将模拟量转换为数字量成为计算机识别的数据，并传输到第一数据处理系统；

步骤3：第一数据处理系统对数据进行滤波、整流、分类、放大、缺失值处理、平滑滤波、数据的分组、基本描述统计量的计算处理得到油液温度、粘度、油液颗粒数、酸/碱PH值实时数值r₁、r₂、r₃、r₄；

步骤4：结果判断系统通过读取第一数据处理系统输入的数据与预先设置的润滑油温度、粘度、油液颗粒数及粒度分布、酸/碱PH值范围进行比对；

当r₁、r₂、r₃、r₄符合标准A时，此时结果整合输出及储存系统输出润滑油参数正常，数据直接通过结果整合输出及储存系统输出及储存；

当不符合标准A时，数据将会自动与标准B比对；此时当数据符合标准B时，数据会传输到第二数据处理系统进行数据重新处理，完成参数r₁、r₂、r₃、r₄关联分析、异常分析和特异群组分析；重新处理后的数据再次输入到结果判断系统中与标准A进行比较，若符合标准A此时结果整合输出及储存系统输出润滑油参数正常，数据直接通过结果整合输出及储存系统输出及储存；若仍不符合标准A将不再判断是否属于标准B，输入综合分析系统综合分析系统按照数据不符合标准B时的方法完成数据处理，结合人工输入的数据以及设备运行过程系统储存的历史数据对监测结果进行实时综合分析，通过各零部件处润滑油参数数据利用故障树模型确定零件综合数值f；

当数据不符合标准B时，数据输入综合分析系统进行信息关联、误警剔除、数值整合、综合数值统计图形的绘制、数据的正态化处理处理，当所得结果符合标准C时，剩余寿命估算系统进行剩余寿命估算最终输出减速器部位异常，剩余寿命，当所得结果不符合标准C时，结果整合输出及储存系统输出减速器部位故障，采煤机停机。