煤矿带式输送机轴承监测诊断系统及其应用.pdf

第 1 2期 2 0 1 1 年 1 2月 工矿 自 动化 I n du s t r y a nd M i ne Au t oma t i on No． 1 2 De c ． 2 O 1 1 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 1 1 2 0 0 1 5 0 4 D OI C NKI 3 2 1 6 2 7 ／ T P ． 2 0 1 I I 1 2 8 ． 1 5 0 0 ． 0 0 5 煤矿带式输送机轴承监测诊断系统及其应用 李臻， 操虹 ， 贾洪钢 ， 范旭峰 天地 常州 自动化股份有限公司， 江苏 常州 2 1 3 0 1 5 摘要 针对煤矿现有带式输送机轴承故障诊断存在的问题 ， 提 出了一种新型的煤矿带式输送机轴承监测 诊 断系统的设计方案 。该 系统以矿用本安型振动监测分析仪与矿用本安型振动加速度传感 器为核心， 结合 数据库服务器与组态王上位机软件， 实现 了煤矿带式输送机轴承的振动、 温度信 号采集与处理、 故障实时分 析与智能诊断、 趋势分析、 报告生成等功能。实际应用表 明， 该 系统可实时监测煤矿 带式输送机轴承的运行 状态并进行故障诊 断， 满足 了煤矿 带式输送机运行状态监测与在线诊断的实时性和准确性要求。 关键词 带式输送机；轴承 ； 在线监测；故障诊断；振动分析 中图分类号 T D6 3 4 文献标识码 B 网络出版时间 2 0 1 1 1 1 2 8 1 5 O 0 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ w ww． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 l 1 1 2 8 ． 1 5 0 0 ． 0 0 5 ． h t ml Be a r i n g M o ni t o r i n g a n d Di a g no s i s S y s t e m o f Be l t Co nv e y o r o f Co a l M i n e a n d I t s Ap p l i c a t i on LI Z h e n， C AO Ho n g， J I A Ti a n d i Ch a n g z h o u Au t o ma t i o n Co H o n g ga n g， FAN Xu f e n g ，Lt d． ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5，Ch i n a Ab s t r a c t To s o l v e p r o b l e m o f b e a r i n g f a u l t d i a g n o s i s f o r b e l t c o n v e y o r o f c o a l mi n e ，a d e s i g n s c h e me o f ne w be a r i ng mo ni t o r i n g a nd di a gn os i s s y s t e m o f b e l t c o nv e y o r o f c o a l mi ne wa s pu t f or wa r d．The s y s t e m t a k e s v i b r a t i o n mo n i t o r i n g a n a l y z e r a n d v i b r a t i o n a c c e l e r a t i o n s e n s o r a s c o r e a n d c o mb i n e s wi t h d a t a b a s e s e r v e r a n d Ki n gVi e w s o f t wa r e，a nd r e a l i z e s f u nc t i o ns of s i g na l a c q u i s i t i o n a nd p r oc e s s i ng o f v i br a t i o n a nd t e mp e r a t u r e ，r e a l t i me a n a l y s i s a n d i n t e l l i g e n t d i a g n o s i s ，t r e n d a n a l y s i s a n d r e p o r t g e n e r a t i o n o f b e a r i n g o f be l t c o nv e yo r ． Th e a c t ua l a p pl i c a t i on s ho we d t ha t t h e s y s t e m c a n mon i t o r a nd d i a g no s e c o nd i t i on o f be a r i ng o f b e l t c o nv e y o r o f c oa l mi ne a nd m e e t s r e qu i r e me n t s o f r e a l t i me a nd a c c u r a c y i n c o nd i t i on mo ni t o r i ng a nd on - l i n e d i a gn os i s o f be l t c o nv e y o r o f c oa l mi ne． Ke y wo r d sbe l t c on v e y o r ，be a r i ng，o n l i ne mo ni t o r i ng，f a u l t di a gn os i s ，v i b r a t i o n a n a l ys i s 0 引言 随着煤矿矿井开采强度的加大和机械化水平 的 提高 ， 带式输送机的使用也愈加普遍 ， 带式输送机运 行状态的好坏将直接影响煤矿生产 的安全。因此 ， 对带式输送机进行状态监测 与故障诊断， 正确有效 地揭示其潜在故障的发生 、 发展和转移规律， 可以为 收稿 日期 2 0 1 1 0 7 1 9 基金 项 目 天 地 常 州 自 动 化 股 份 有 限 公 司 研 发 项 目 1 0 GY0 6 3 作者简 介 李臻 1 9 8 0 一 ， 男 ， 山西孝义人 ， 工程师 ， 博士 ， 现主要 从 事煤矿机 电设 备监 测诊 断仪 器与 系统 的研 究工 作 ， 已发表 文章 1 O余篇 。E - ma il x j t u l i z h e n 1 6 3 ． c o rn 维修管理提供准确 、 可靠 的依据 ， 节约维修费用， 避 免重大事故发生， 提高企业经济效益与社会效益。 随着现代测试技术、 计算机技术和信号处理技 术的迅速发展 ， 基于振动信号的煤矿带式输送机滚 动轴承状态监测与故障诊断技术也得到了很大的发 展_ 1 ] ， 但也存在一些问题 ， 如所采用的振动信号处 理方法比较单一； 带式输送机轴承监测系统还基本 处于离线监测 ， 无法满足带式输送机运行过程 中安 全性和可靠性要求； 系统误报率和漏报率较高。因 此 ， 采用更先进的状态监测与故障诊断技术 ， 及时分 析煤矿关键设备的运行状态、 预防和减少事故发生， 对于确保煤矿生产正常运转 ， 促进煤矿行业发展意 义重大_ 3 ] 。为此 ， 笔者设计 了一种煤矿带式输送机 1 6 工矿 自动化 2 0 1 1 年 1 2月 轴承监测诊断系统 ， 实现了带式输送机轴承振动与 温度信号的采集处理和在线监测诊断功能 。 1系统 设计 带式输送机轴承监测诊断系统 由 KGS 1 8矿用 本安型振动加速度传感器 、 YHZ 1 8矿用本安型振动 监测分析仪[ 4 ] 、 光端机 、 温度巡检仪、 数据库服务器 、 隔爆兼本安型多路电源以及上位机监测诊断软件组 成 。矿用本安型振动加速度传感器用于轴承振动信 号获取 ， 将轴承振动信号转换为 4 ～2 0 mA 电流信 号 ， 矿用本安型振动监测分析仪对 电流信号进行采 集与处理 ， 通过特有 的故 障诊 断算法 故 障频率计 算、 故障特征提取、 故障部位与严重程度智能判断 ， 对振动信号进行分析诊断， 实现带式输送机轴承运 行状态实时诊断。诊断结果和报警后的数据通过光 端机发送到数据库服务器存储 ， 监测计算机 的上位 机软件利用组态王软件开发 ， 通过数据库信息实现 趋势分析、 报表查询、 报告生成 、 诊断显示等功能。 带式输 送 机轴 承 监测 诊 断 系 统设 计 方 案 如 图 1 所示 。 图 1 带式输送机轴承监 测诊 断系统设计方案 2 系统功 能与特 点 2 ． 1 系统 功能 带式输送机轴承实时监测与处理功能 由监测计 算机完成， 通过轴承几何参数设置与计算的各时域 指标及其频谱 ， 实时监测轴承运行状态， 并实现振动 信号存储、 报警查询、 报表查询 、 诊断报告等功能。 为了满足用户离线分析需求 ， 煤矿带式输送机轴承 监测诊断系统为用户提供 了历史数据保存以及频谱 分析、 包络谱分析等离线分析工具 ， 监测诊断软件利 用北京亚控公司的组态王软件开发， 系统总体界面 如图 2 所 示 。 煤矿带式输送机轴承监测诊断系统包含的功能 模块及其主要作用如下 1 参数设置模块 主要完成轴 承参数设置和 测点报警门限设 置等任务。轴承参数包括轴 承 内 圈、 外圈直径、 滚动体直径 、 滚动体个数以及轴承转 速等； 测点报警 门限参数主要包括轴承温度报警门 限与轴承振动报警门限。设置完成后 ， 这些信息会 下发到振动监测分析仪， 用于轴承故障实时诊断 。 2 图形化总体监测模块 通过表格等控件形 象地显示轴承温度和振动的大小 ， 显示振动分析仪 上传 的实时诊断结果 ， 并且给出测点名称、 数值、 单 位 、 报警状态。报警状态分别用绿色、 黄色、 红色表 示 安全 、 警 告 、 危险 3种状 态 。 3 报表查询模块 完成 带式输送机轴承运行 状态的时报表 和 日报表 ， 以表格形式列 出轴承 1 h 或 1 d内振动与温度的大小 ， 并给 出最大值、 最小值 和平均值 。 4 报警查询模块 完成实时报警显示和历史 报警查询功能 ， 给出轴承振动和温度报警时刻 以及 测点信息 。 5 历史趋势分析模块 给出轴承不 同测点在 一 段时间内的温度和振动变化情况 ， 通过时间段选 择 ， 进行趋势变化分析。 6 诊断分析模块 提供频 谱分析与包络谱分 析等常见轴承振动信号离线分析功能， 为用户离线 分析提供分析工具。 第 1 2 期 2 0 1 1年 1 2 月 工矿 自 动化 I nd us t r y a n d M i ne Au t omat i o n No ． 1 2 De c ．2 O 1 1 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 1 1 2 0 0 1 8 --0 3 D OI C NKI 3 2 1 6 2 7 ／ T P ． 2 0 1 1 1 1 2 8 ． 1 5 0 1 ． 0 0 6 基于单片机的高精度快速积分型A D转换器 房 慧龙 ， 罗锦 宏 ， 陆海 空 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院，江苏 常州 2 1 3 1 6 4 摘要 针对现有积分型 AD转换器存在转换速率较低的问题 ， 提 出了一种基 于单片机的高精度快速积分 型 AD转换 器的设计方案 ， 详 细介绍了 AD转换的实现过程。该转换器采用单片机产生各种控制信号 ， 保证 了测量过程的精确 同步 ， 提 高了AD测量结果的稳定性 ， 最快转换速度可达 5 0 0次／ s 。实际应 用表明， 该转 换 器转换 速度 快 ， 测 量精 度 高， 达到 了预期 效果 。 关键词 A D转换器；积分型 AD转换器； 快速 A D转换器；高精度 AD转换 器；快速基准积分 中图分类号 TD 6 7 2 ； T P 3 3 5 文献标识码 B 网络出版时间 2 0 1 1 1 1 2 8 1 5 O l 网络 出版地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 1 1 1 2 8 ． 1 5 O 1 ． 0 0 6 ． h t ml Fa s t a nd Hi g h - p r e c i s i o n I n t e g r a I Ty p e AD Co n v e r t e r Ba s e d o n Si n g l e c hi p M i c r o c o mpu t e r F ANG Hu i l o n g ，LUO J i n h o n g， LU Ha i k o n g I n s t i t u t e o f El e c t r o n i c a n d El e c t r i c a l En g i n e e r i n g o f Ch a n g z h o u C o l l e g e o f I n f o r ma t i o n Te c h n o l o g y， Ch a n g z h o u 2 1 3 1 6 4 ，C h i n a Ab s t r a c t For pr o bl e m of l o w c on ve r s i on r a t e of c u r r e nt i nt e g r a l AD c o nv e r t e r ，t he pa p e r pr o p os e d a de s i gn s c he me o f f a s t a n d h i gh p r e c i s i o n i nt e gr a l t y pe AD c o nv e r t e r b a s e d on s i ngl e c h i p mi c r o c omp ut e r， 收稿 日期 2 0 1 1 0 7 2 5 中国专利 专利申请号为 2 0 1 0 1 0 2 1 1 5 9 8 ． 0 作者简介 房慧龙 1 9 6 4 一 ， 男 ， 江苏 常州人 ， 副教 授 ， 高级工程 师 ， 长期 从 事 单 片 机 方 面 的 教 学 和 智 能 仪器 仪 表 的 研发 工 作。 E - ma i l f h l c c i t ． j s ． c n 动故障频率正是导致带式输送机驱动滚筒轴承振动 剧烈的故障调制频率 ， 故 障原 因为轴承内圈与轴配 合不当， 在运行过程 中发生相对滑动。检修发现轴 承内圈与轴配合松动 ， 轴承内圈存在明显划痕 ， 与实 际情 况相符 。 4结语 煤矿带式输送机轴承监测诊断系统 以 YHZ 1 8 矿用本安型振动监测分析仪与K GS 1 8 矿用本安型 振动加速度传感器为核心 ， 结合数据库与组态 王上 位机软件 ， 实现了煤矿带式输送机轴承振动与温度 的在线监测与实时诊断分析等功能 。将该系统应用 于某煤矿带式输送机轴承故障诊断 中， 有效地提取 出驱动滚筒轴承 内圈与轴配合松动故 障， 为带式输 送机预知维修提供了科学依据。现场应用表明， 该 系统可满足煤矿带式输送机状态监测与在线诊断的 实时性和精确性要求 ， 具有广泛的推广价值。 参考文献 [ 1 ] 王燕 桥， 寇子明． 皮带输送机滚动轴承状态监测 与故 障 诊断的研究[ J ] ． 机械管理开发， 2 0 0 9 ， 2 4 1 4 9 5 0 ． [ 2 ] 张功学． 同态滤波技术应用于皮带机轴承故障诊断的 试验研究 [ J ] ． 机 械科学与技术 ， 1 9 9 6 2 2 8 1 2 8 5 ． [ 3 ] 李民 中． 状态监 测与故 障诊断技术 在煤矿 大型机械 设 备上的应 用[ J ] ． 煤矿 机械 ， 2 0 0 6 ， 2 7 3 5 3 4 5 3 5 ． [ 4 ] 李臻 ， 贾洪钢 ， 李东 晓， 等． 基 于 D S P与 A R M 的煤矿设 备振动监测系统设计口] ． 工矿 自动化， 2 0 1 0 1 0 1 - 3 ． [ 5 ] 黄文虎 ， 夏松波． 设备故 障诊 断原理 、 技术及 应用[ M] ． 北京 科学 出版社 ， 1 9 9 6 ．