礦用機電設備自動在線監測與故障診斷系統研究與開發

趙青山

（霍州煤電集團有限責任公司辛置煤礦，山西 霍州 031400）

1 引言

辛置煤礦廣泛采用了自動化的煤礦機電設備，提高了礦井的產量以及生產水平，降低了生產成本，與此同時礦井對于設備的依賴性也越來越強。為增強對設備的管理力度，降低設備的故障率，本文對礦用機電設備管理展開了研究。

2 設備管理現存弊端

伴隨著自動化的發展，煤企開始大量引進自動化設備，但設備管理經驗匱乏，存在如下問題。

（1）重生產輕管理

企業只關注設備的生產能力，忽視了對設備的管理，導致目前大多數設備的保養都以事后維修為主，大大降低設備的使用壽命，增加生產成本。

（2）修復不到位

自動化機電設備的平穩運轉直接決定著企業的經濟效益，設備出現故障時對其進行修復的方式變得尤為重要。而現今大多數煤企的機電設備修復主要以表面現象為參考，未對其進行深究，導致很多設備出現了修復不到位的問題，對生產造成了影響。

（3）安全運行不到位

由于很多外部因素導致一些機電設備存在超出安全年限以及超過安全負載使用的現象，在缺乏保養的情況下，加速了設備的老化，故障出現時機修工不能第一時間進行維修，給生產帶來了安全隱患。

3 自動在線監測與故障診斷系統開發

為了解決設備管理弊端，該礦將開發一款大型機電設備的在線自動監測與故障診斷系統。該系統可以實時監測設備的運行狀態，將設備的運轉數據進行收集，通過以太網通信系統第一時間上傳至中央主機，保證數據的實時性與準確性。通過數據對比判別設備的運行狀態，按期對設備進行必要的保養。一旦出現異常，第一時間定位設備，系統通過數據對比進行故障診斷，后派工作人員進行精準化維修，節約檢修時間，提高生產效率。

3.1 系統的結構框架

圖1 管理系統結構圖

該系統由自動在線監測系統與故障診斷系統兩部分組成，分別連接井下的主要大型設備，對其進行實時監測與故障分析。管理系統結構圖如圖1 所示。

3.2 系統硬件設計

自動在線監測系統與故障診斷系統相配合，以井下每個設備為監測對象，監測各重要部件的振幅與頻率、溫度、位置等數據。將采集的震動以及溫度等信息通過數據對比，判斷設備的運行狀態，后根據位置傳感器定位故障位置，提出解決方法，指導排除故障。該系統中主要的硬件設備包括振動監測分析儀、礦用本安型溫度傳感器等。其中振動監測儀包含了數據收集、數據對比以及結果顯示三大部分，儀器的集成化很大程度地解決了原有數據傳輸的問題。表1 為自動監測系統模塊的主要硬件選型明細。

表1 自動監測系統模塊的主要硬件選型

3.3 系統軟件設計

為了保證控制設備具有數據交換、報警處理以及數據存儲等功能，同時擁有人機交互界面，因此本系統選用B/S 的結構。一般情況下的工作流程為：發出申請，web 驗證請求，驗證通過，進入數據庫。所有采集的數據都會匯總到中央主機，通過主機完成最終的故障診斷與設備報警。

在監測設備過程中，一般的流程為：首先設定設備的監測位置，根據系統的顯示，實時分析信號特征。具體的設備監測排除故障流程邏輯圖如圖2所示。

圖2 設備監測排故障流程邏輯圖

4 新系統與傳統設備管理系統對比分析

為了進一步證明自動在線監測與故障診斷系統的有效性，現選擇井下工作面同種型號，相鄰工作位置的兩臺液壓支架，通過人為設置5 種故障，對比兩種系統排查故障所需時間，進一步證明系統的效率。對比結果圖如圖3 所示。

圖3 對比結果圖

由上圖曲線可以看出，新開發的自動在線監測與故障診斷系統較傳統的系統在故障處理方面用時更少，大大提高了系統的診斷效率。

該系統目前正在該礦進行小范圍測試使用。在使用過程中，通過數據顯示，相同的工作面，相鄰的機組，采用新系統的機組，由于設備得到及時保養，該機組的故障率較相鄰機組降低了48%。在設備故障出現時，該機組的故障排除時間僅為相鄰機組排故障時間的52%，優化效果明顯。新系統將會在該礦得到大力推廣，降低企業成本，提高企業效益。

5 結語

自動在線監測與故障診斷系統，可以對設備執行全流程數字化監控，系統實時記錄設備工作位置與運行狀況，避免人為因素導致的設備故障問題以及維修保養不及時導致的安全問題的出現。通過新舊系統對比監測結果，證明了新系統的有效性。該系統的開發有助于企業對設備進行管理，降低企業的生產成本，有助于營造一種安全生產的企業氛圍，促進企業更好更快的發展。