[发明专利]一种基于黑匣子的采煤机状态监测方法

摘要

本发明涉及一种基于黑匣子的采煤机状态监测方法，包括两部分内容：基于黑匣子的采煤机状态监测系统和基于黑匣子的采煤机状态监测方法。基于黑匣子的采煤机状态监测系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括采煤机黑匣子、具有煤安证书的本安型振动加速度传感器；软件部分主要是数据存储及数据分析软件。基于黑匣子的采煤机状态监测方法主要包括状态参数采集、状态参数存储、状态参数分析和采煤机工作状态监测。本发明监测范围全，监测参数多，实时性好且数据存储方便。

主权项

一种基于黑匣子的采煤机工作状态参数监测方法，所述的黑匣子包括嵌入式主板Intel3945A、512G的固态硬盘、RS232串口通信及TCP/IP网口通信接口、多通道振动加速度信号采集接口，矿用本安振动传感器，并且所述的黑匣子包括四个功能模块：Windows XP/E主控模块，数据通信模块，振动信号采集模块，数据存储模块；基于所述黑匣子的采煤机工作状态参数监测方法，其特征在于包括以下步骤：1)状态参数采集：分别在采煤机牵引部电动机、截割部电动机处安装电流互感器、电压互感器和温度传感器，在摇臂升降驱动油缸处安装油缸压力传感器和油缸位移传感器，摇臂截割电机处安装矿用本安型振动加速度传感器，在摇臂上安装摇臂倾角传感器，在牵引电机输出轴上安装旋转编码器，通过各个互感器、传感器、编码器完成对采煤机电机工作参数信息、油缸载荷信息、振动特性信息及姿态信息的采集；2)状态参数存储：采集到的采煤机状态参数中的一类信息是以通信的方式从电控单元传输到黑匣子中，黑匣子存储程序首先创建SQLite数据库，建立通讯数据表，以响应中断的形式接受串口通信数据，并以日期、时间、信息三类字段形式批量存储该数据；另一类信息由外置矿用本安振动传感器采集，以采集信号初始发生日期、时间为文件名创建数据文本文件，批量写入振动数据；3)状态参数分析：根据采煤机具体设备部件名称、工况信息和参数名称查看对应参数的数据值，该数据按照时间进行排序，设定参数的正常阈值，根据参数的时域数值分布判定该参数是否出现异常或故障，并精确找到异常和故障发生的时间段，结合实际操作工作记录，准确推断异常和故障发生的原因；4)采煤机工作状态监测：根据采煤机截割电机和牵引电机工作参数与煤岩硬度普氏系数影响关系，通过记录井下装有黑匣子的采煤机的截割工况，以时间为参考标准，对比黑匣子中相应电机的电流、电压、温度信息，揭示电机工作参数与截割介质硬度的影响规律，建立截割电机工作参数与煤岩硬度关系建立经验公式：其中截割电机线电压UL，截割电机线电流IL通过采煤机黑匣子采集和记录；截割电机功率因素根据电机出厂参数确定，电机负荷系数KP为常数(电机运行时的实际功率和额定功率的比)；其中机械传动效率η、截割电机转速ω(单位rad/s)、滚筒平均半径Rhead(单位m)、参与截割的截齿投影面积之和A(约整半个滚筒截割截齿)可以根据采煤机说明书获得相应参数，并在已知工况的前提下推导出修正值K的取值范围，得到精确经验公式，进而根据采煤机截割电机和牵引电机的工作参数即可监测滚筒截割介质的硬度。