[發明專利]一種電牽引采煤機健康度實時監測與智能評價系統及其方法

有效

• 申請號: 201310481513.4
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN103527194A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 程剛;宣嘯;許金龍;山顯雷;劉后廣;趙長青
• 申請（專利權）人: 淮北礦業(集團)有限責任公司
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24;E21C35/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及健康度監測及智能評價技術，特別涉及一種電牽引采煤機健康度實時監測與智能評價系統及其方法。

背景技術

目前，煤炭在我國能源中占有主導地位，是我國最為重要的基礎能源，并且新型能源及可再生能源難以形成產業化和規?；谖磥淼?0年內，煤炭仍將是我國的主要能源。

電牽引采煤機以其性能參數優、可靠性高、自動化程度高、操作方便、控制靈敏、監控保護及監測功能完善等眾多優點被迅速推廣使用，目前已成為國內現代化礦井機械化高產高效綜掘裝備的核心。但煤礦井下環境極端惡劣，空間狹小，工作面潮濕且充滿煤塵，嚴重影響了電牽引采煤機整機健康度，從而使煤礦生產與安全形式嚴峻。由于電牽引采煤機是一個大型機、電、液一體化的復雜系統，其整機健康度影響因素種類繁多，且不易監測，現有監測方法不能對其準確描述，目前國內外研究僅局限于一些如位姿、振動等外圍狀態參數的監測，無法正確對其整機健康度進行預判，所以如何建立電牽引采煤機整機健康度實時監測及智能評價機制，以便提高電牽引采煤機的整機使用效能，成為當前我國電牽引采煤機現場使用及設備管理中亟待解決的問題。

電牽引采煤機在煤礦井下特殊的運行環境中，將會受到如煤層厚度、傾角、煤的硬度、夾矸、頂底板性質等工作面地質條件、如工作面長度、切口長度、進刀方式等技術條件以及其它工藝環節的影響，這種具有鮮明煤礦特色的運行環境使得電牽引采煤機整機健康度預判技術不同于應用于其它場合的大型機電設備運行狀態監控技術。

電牽引采煤機由截割模塊、牽引模塊、電氣模塊、液壓模塊及輔助模塊組成，起到破煤、落煤和運煤的作用。然而煤礦井下環境十分惡劣，由于巨大外力沖擊、外物污染以及工作人員操作不當等因素的存在，使采煤機極易產生故障；另一方面，采煤機結構復雜、零部件較多，給采煤機故障的排查造成了一定的困難。傳統采煤機故障診斷的途徑主要有：

(1)依靠產品使用維護說明書中的常見故障來進行排查，檢修；

(2)依靠技術人員的工作經驗來進行排查，檢修；

(3)依靠采煤機機載儀表的顯示及報警來進行排查，檢修。

傳統的采煤機故障診斷方式在一定程度上適應了煤炭產業的發展，但它們都具有一定的缺點：

(1)已記載的故障模式較少，不能全面的體現采煤機的故障種類；

(2)故障診斷和定位在很大程度上有賴于人的經驗，并且只能為現場操作人員和維護人員服務；

(3)診斷經驗有限、診斷效率低下，故障不能得到及時、準確的處理，累計故障率增高，影響采煤機高校正常工作。

傳統的電牽引采煤機故障診斷方法已嚴重滯后于一般工程機械采用的故障診斷方法。目前，針對電牽引采煤機健康度實時監測與智能評價方面的研究還存在空白。

另外，隨著科技的發展，國外許多電牽引采煤機具有遠程監控、智能控制、可視化人機交互、工況檢測及狀態顯示、故障診斷及預警等多種功能，提高了采煤機使用壽命，降低了故障發生概率，然而國內電牽引采煤機代表機型在總體參數性能方面僅相當于國外20世紀90年代中后期水平，并且在一些關鍵部件以及總體性能、功能、適用范圍還需進一步提高與完善。然而，近年來迅速發展的3DVR技術為煤礦開采環境的研究與探索提供了嶄新的思路與方法。

采煤機工作狀態虛擬現實是一項復雜的技術，建立模擬真實環境的綜采工作面更是一項巨大的系統工程，利用計算機圖形與可視化技術、三維虛擬現實技術構建采煤機三維虛擬樣機，遠程實時模擬采煤機工作狀態，井上調度人員通過上位機可以清楚地看到采煤機工作情況，并對可能發生的故障進行及時預測與報警，克服了傳統的采煤機遠程控制以數據和曲線形式顯示信息的缺點。將虛擬現實技術應用到煤礦生產滿足現代煤礦建設的需要，對提高煤炭行業科技發展水平具有重要意義。

長期以來煤礦井下生產人員密集，工作艱苦、勞動強度大、人員效率較為低下，迫切需要提高自動化生產水平，尤其是在高危險性的采煤工作面，大幅提升采煤機、液壓支架和運輸系統自動化水平對煤炭生產過程本身乃至整個社會發展與進步都具有重要的意義。本章在現有采煤機監控系統的基礎上，設計具有高性能的采煤機無線監測裝置，以期提升采煤機的自動化水平。