在線監測與故障診斷系統在膠帶運輸機維護中的應用

張西京 馬海龍 李晉

【摘要】本文介紹了煤礦膠帶運輸機在線監測與故障診斷系統的軟硬件組成及其常用的診斷功能。實際應用案例表明在線監測系統可以給設備維修提供可靠的指導，可以檢測設備維修的質量，實現了設備運行健康狀態的實時監測。

【關鍵詞】帶式輸送機;故障診斷;振動分析

1.引言

隨著煤礦生產自動化程度的提高，煤礦機電設備呈現出設備之間聯系緊密，設備數量增多，維護人員相對減少的特點。因此，機電設備故障直接影響煤礦的正常生產，甚至造成巨大的經濟損失[1]。為減少煤礦機電設備突發故障造成的計劃外停機，提高設備的使用效率及壽命，有必要對煤礦的機電設備進行在線監測與故障診斷[2]。在線監測與故障診斷系統可以有效的反映出設備的健康狀態，能夠提前發現設備故障隱患，監測設備劣化過程，從而為設備的維修決策提供科學的指導，有效的減少設備故障引發的計劃外停機時間[3-5]。某礦在引入在線監測與故障診斷系統對煤礦生產的關鍵設備進行監測，先后提前發現多起設備故障，實現了設備故障“事前掌握，事中控制”，提高了設備的使用效率，為煤礦生產的順利進行提供有力保證。本文介紹了該礦在線監測與故障診斷系統的組成、使用及在煤礦機電設備維護中的應用。

2.在線監測與故障診斷系統的構成及功能

在線監測系統由數據采集、數據分析、上位機軟件三部分組成。通過對膠帶運輸機的滾筒、電機、減速機等設備的振動信號進行在線監測，為用戶提供狀態監測、預警報警、歷史趨勢分析、狀態分析與故障診斷等分析手段;為設備檢修提供科學的指導，實現設備健康狀態的在線監測。

圖1 在線監測與故障診斷系統測點布置

2.1 數據采集

根據煤礦機電設備的結構特點并分析設備常見故障出現的部位及原因來布置振動加速度傳感器。煤礦膠帶運輸機一般有電機、減速機、滾筒等幾部分組成，振動傳感器的測點布置如圖1所示。

2.2 數據分析

在線監測與故障診斷系統的數據采集分站可以接11個傳感器，可放置于操作室內，也可就近置于機電設備上。數據采集分站具有數據采集、智能數據分析、數據上傳等功能。

2.3 上位機軟件

在線監測與故障診斷系統提供機電設備運行狀態信息的實時監測、設備健康狀態的智能診斷分析、預警報警、歷史趨勢分析、報表統計分析等功能。實時監測模塊對設備的運行狀態進行全面的監測，并給出設備的運行狀態。通過對設備采集到的數據進行分析并提取特征參數，實現設備健康狀態的智能診斷分析，如圖2所示。

系統根據設備的運行狀態設置了預警和報警。根據設備運行的狀態值并參考設備振動的相關國家標準，對每個測點分別設置報警值，從而使系統報警更加準確。

歷史趨勢功能不僅記錄了設備運行狀態的變化趨勢，還具有橫向對比功能。通過設備歷史趨勢的變化并進行橫向對比分析，可以清晰的發現設備運行異常，如圖3所示。

此外，在線監測系統還提供了常用的分析工具，用于專業人員對設備運行狀態進行全面的分析，及時發現設備故障隱患。如圖4所示。

3.在線監測系統在設備維護中的應用

在線監測與故障診斷系統可以為設備維修方案提供科學的指導。通過分析設備運行時的振動參數，結合設備現場情況，來判斷設備是否存在故障隱患，從而可以合理的安排設備維修。通過對比設備檢修前后的振動值，可以用來檢查設備檢修的質量。下面用實際應用案例來說明在線監測與故障診斷系統的應用。

2013年6月4日某礦在線監測系統發現某膠帶機的驅動電機（3#電機）輸出軸的振動幅值比另外兩臺電機的振動幅值大將近一倍且其趨勢變化很不穩定，其趨勢變化如圖5所示。

為進一步確認該電機的運行狀態是否出現異常，利用在線點檢系統提供的頻譜分析功能對3#電機輸出軸的振動數據進行分析，其頻譜如圖6所示。

可以看出頻譜圖中出現明顯的不對中故障特征頻率，即3#電機聯軸器減速機輸入軸之間存在不對中故障。維修人員到達現場后，經檢查發現3#電機的聯軸器出現嚴重的磨損進而導致不對中現象和振動不平穩。6月8日聯軸器更換后，其歷史曲線恢復正常。再次利用頻譜分析功能對3#電機輸出軸的振動數據進行分析，可以看出不對中特征已經變得十分的微弱了，如圖7所示。

4.小結

本文從在線監測與故障診斷系統的實際出發，介紹了故障診斷系統的功能及軟硬件組成。通過系統在設備維護中的應用案例來說明在線監測與故障診斷系統如何指導設備的維護與檢修，同時檢測設備維護的質量。

參考文獻

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基金項目：中煤科工集團天地科技技術創新基金資助項目（KJ-2013-TDCZ-02）。