[發(fā)明專利]一種基于黑匣子的采煤機狀態(tài)監(jiān)測方法

無效

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• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104153816A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 吳淼;楊健健;李旭;郝迎格;顏衛(wèi)東;范愛文;姜海;王懷順;吉曉冬;楊子賢;周劍鋒;趙新贏
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學(北京)
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于黑匣子的采煤機狀態(tài)監(jiān)測方法，尤其是一種基于黑匣子的采煤機電機工作參數、油缸載荷、振動特性及姿態(tài)等狀態(tài)信息監(jiān)測方法。

背景技術

綜采工作面是煤礦井下裝備綜合機械化設備的回采工作面，是煤礦生產的最前沿和最復雜的工作環(huán)節(jié)。一個標準的綜采工作面一般由200～300臺設備構成，核心設備有采煤機、刮板輸送機、液壓支架、轉載機、破碎機和帶式輸送機等，設備數量眾多，設備之間互相制約，相互協調。

礦井存在高瓦斯、大傾角、硬頂煤、復雜地質條件等制約因素，要實現“安全保障、高效自動化、信息化集成以及綠色可持續(xù)開采、節(jié)能減排、提升效益”的發(fā)展目標，必須不斷提高井下設備的監(jiān)測水平，建立健全設備健康預警和處理機制。采煤機作為綜采自動化設備最為關鍵的一個環(huán)節(jié)，是井下主要的生產設備之一，其工作正常與否直接關系到井下生產和人員的安全，關系到企業(yè)的經濟效益，開展采煤機的狀態(tài)監(jiān)測和健康診斷能夠實時監(jiān)測采煤機的運行狀態(tài)，對采煤機狀態(tài)進行監(jiān)測，及時、正確地對采煤機各種異常狀態(tài)或故障狀態(tài)做出診斷，預防或消除故障，保證采煤機發(fā)揮最大的工作能力，有利于保障生產的安全，有利于采煤機狀態(tài)維修體制的建立，有利于提高采煤機的自動化、信息化集成和提升效益。因此研發(fā)一套方便實用的采煤機狀態(tài)監(jiān)測方法成為急需。

目前，我國大部分煤礦企業(yè)已經認識到煤礦機電設備的監(jiān)測技術、故障診斷技術和預測性維護技術對保障煤礦安全生產的重要性，各類固定設備的監(jiān)測與診斷技術應用日益增多。但是對采煤機運行狀況監(jiān)測和故障診斷水平還停留在較低水平。國內采煤機基本上是采用進口可編程控制器PLC和大屏幕全中文實時顯示系統，能夠顯示諸如電機的電流、電壓、溫度、整機移動速度、油缸壓力等信息，同時通過設定經驗閾值的方法還具有了簡單的故障顯示和報警功能。一些先進的企業(yè)還建成了遠程狀態(tài)監(jiān)測系統，能夠在井上監(jiān)視設備運行的情況，但監(jiān)測的參數基本是將機載顯示的參數通過網絡傳到井上，再外加一些視頻、音頻和開關量信號。采煤機振動信號中蘊藏了大量的信息，但是由于振動信號的采集、存儲和傳輸都不易實現，因此綜合振動信息的監(jiān)測系統還很少。國內在采煤機故障診斷方面的研究處在起步階段，對故障機理和征兆聯系方面的研究缺乏，大多停留依據電壓、電流、溫度、角度等簡單參量監(jiān)測。

從總體上看，現有采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統和方法存在以下問題：

(1)監(jiān)測范圍不全面，監(jiān)測參數比較少，方法單一，難以實現損傷的定量和定位診斷；

(2)監(jiān)測的參數采集后一般用于實時監(jiān)測，數據存儲不方便，不便于之后綜合分析之用；

(3)有線監(jiān)測系統井下布線困難，易損壞，成本高；

(4)無線監(jiān)測系統不成熟。

基于“黑匣子”的采煤機狀態(tài)監(jiān)測方法成功解決了以上問題。通過黑匣子實現采集和存儲采煤機大量的自身運行狀態(tài)信息包括振動信息，建立傳感器信息數據庫，合理的分類分析海量的數據信息，得到各部分傳感器信息同設備運行狀況的合理解釋，使這些數據能夠為采煤機狀態(tài)監(jiān)測做出顯著貢獻。

采掘設備數據記錄儀，俗稱“黑匣子”，采用嵌入式主板Intel?3945A，存儲介質為512G的固態(tài)硬盤，具備RS232串口通信及TCP/IP網口通信功能，多通道采集振動加速度信號，最高總采樣頻率為250K(可調)，12V/1.5A供電，安裝固定在采掘設備電控箱內部，實時采集和記錄采掘設備工作的各種狀態(tài)參數。采掘設備“黑匣子”數據來源有兩類：一類是采掘設備自身已有的傳感器采集的數據，以通信的方式從采掘設備電控單元(PLC/PCC)獲得；另一類是用外置礦用本安振動傳感器采集的振動信號。采掘設備數據記錄儀通過長時間記錄的采掘設備狀態(tài)參數(電機供電電壓、三相電流、電機溫度、油缸壓力和行程、搖臂振動等)分析設備使用情況，了解設備功率譜和載荷譜情況。

基于黑匣子的采煤機狀態(tài)監(jiān)測方法的研制與開發(fā)有如下重要意義：

(1)解決了井下設備工作狀態(tài)參數尤其是振動參數的獲取問題；

(2)解決了大容量數據存儲的問題，從而能夠記錄并保存采煤機的早期運行狀態(tài)數據；

(3)提高采煤機的安全運行效率，有利于保障生產的安全；

(4)為遠程狀態(tài)監(jiān)測和健康診斷系統的建立奠定基石；

(5)為采煤機故障預警機制和狀態(tài)維修體制的建立打下重要基礎；

(6)為提高采煤機的自動化和智能化控制提供重要參考數據；

(7)為采煤機的優(yōu)化設計提供基礎數據。

發(fā)明內容