井下矿用机电设备_井下机电设备管理制度

大型设备关键参数在线监测与故障智能诊断系统在主运输皮带上的应用

1、立项背景

煤矿主运输系统作为矿井原煤运输的“大动脉”，其运行状态直接关系到矿井煤炭的安全高效生产。目前矿井主要采用点检工通过红外测温和测振的离线点检系统用于保障大型机电设备安全可靠运行，然而离线点检不能实时准确的判断设备故障部位和故障程度，对于设备故障原因以及设备故障劣化过程的识别还依赖于专业技术人员的诊断分析，对于点检与维修人员的工作经验及技术水平要求较高，因此经常出现对设备运行状态异常的漏检及误判。

目测、敲击、触摸等可靠性较差。

温度监测无法早期预警

铁谱分析周期长，属于离线检测

振动点检只判定振动大小，无故障分析

为提前预防诊断大型设备故障、杜绝重大机电事故的发生，矿率先引进一套在线监测与故障诊断系统对主井皮带关键设备进行在线监测与故障预警，先后提前发现多起关键设备故障，实现了设备故障“事前掌握，事中控制”，提高了设备的使用效率，为矿井安全高效生产提供了有力保证。

2、研究内容

矿主运输皮带关键参数在线监测与故障诊断系统由矿用本安型振动加速度传感器、本安矿用温度变送器、YHZ18矿用本安型振动监测分析仪、隔爆兼本安型多路电源、光端机、服务器、数据管理软件以及web网页发布等部分组成。该系统通过对胶带运输机的滚筒、电机、减速机等设备的振动信号进行在线监测，为用户提供状态监测、预警报警、历史趋势分析、状态分析与故障诊断等分析手段，为设备检修提供科学的指导，实现设备健康状态的在线监测。

振动加速度传感器用于轴承振动信号获取，将轴承振动转化为4-20mA电流信号，矿用本安型振动监测分析仪对振动信号进行高速采集与处理，通过嵌入式故障诊断算法（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，实现设备运行状态实时诊断。诊断结果和原始数据利用井下光端机通过井下环网传输到地面数据库服务器，通过数据库信息实现在线监测、实时诊断、趋势分析、报表查询、报告生成、web发布等功能。

监测部件：电机 滚筒 轴承 齿轮箱

智能地诊断出关键易损部件可能存在的不对中、不平衡、配合松动、装配不当以及轴承齿轮磨损疲劳损伤等潜在故障。为设备安全可靠运行提供有效的保障，为设备的预知按需维修提供科学的解决方案。

2、研究内容----振动监测分站

---- YHZ18矿用本安型振动监测分析仪

功能特点：

多信息融合报警判断

稳定可靠的振动信号获取

多通道高速数据采集

振动加速度峰峰值与振动烈度值测试

振动报警门限设置与自动报警

故障频率自动计算

独特的故障定量分析和智能诊断功能

数据传输功能

本地诊断结果显示功能

2、研究内容----数据采集分站

KJ759-F矿用本安型数据采集分站

矿用本安型机数据采集分站，实现煤矿机电设备温度、振动、电流、电压等相关状态信息综合采集、监测、显示、传输。

主要技术指标

供电：DC18V，工作电流：≤550mA

10路电流信号（ 4-20mA ）或电压测量接口（ 0-5V ）。

10路PT100模拟量测量接口，温度测量范围为-20-200℃

4路开关量输入，高电平时应不小于3V；低电平时应不大于0.7V；

1路RS485传输接口，传输速率：1200bit/s；

1路CAN传输接口，最大传输距离：20m

1路以太网接口，传输速率：10Mbps；

显示方式，液晶显示；

2、研究内容----振动加速度传感器

-- KGS18矿用本安型振动加速度传感器

主要用于煤矿重要装备中易损伤部件的振动波形检测，采用双层壳体结构坚固耐用，内置放大器输出电流信号与振动加速度成正比，输出信号对地绝缘，密封性能良好，适用于环境恶劣的工矿场合。

主要技术指标：

1、矿用本质安全型： ExibⅠ

2、输出灵敏度：0.8mA/g

3、输出方式：电流4-20mA

4、使用频率范围：0.5-5000Hz±1dB

5、振动范围：0-20g

6、使用温度：-30-85℃

7、对地绝缘电阻：>1000MΩ

8、供电电源：12-30V

2、研究内容----现场安装

驱动电机、减速器测点布置

3、成果介绍----实用功能

大型装备运行状态集中监测，实现机电设备运行状态信息全面实时监测。

装备状态信息WEB发布与信息浏览，实现设备运行状态信息共享。

3、成果介绍----实用功能

大型机电设备全寿命运行周期跟踪，实现设备寿命预测。

大型机电设备故障预警预报，实现设备异常状态声光报警。

大型机电设备故障在线融合智能诊断，实现故障准确定位与维修指导

为专业人员诊断分析提供分析工具与方法

对设备整机进行综合评估，给出故障分布图和故障统计信息

3、成果介绍----故障案例

主井皮带4号滚筒里侧轴承自2017年7月初系统安装以来一直提示报警，振动一直处于增长状态，随后9月中旬检修时对轴承进行拆卸查看，发现轴承已经磨损严重。

系统自运行以来已成功提前诊断出3起故障，提前对设备故障进行预警，通过对故障设备加强润滑维护保养，有效延长了设备正常运行时间，经现场检修确认诊断结果与设备故障结果一致。

系统在2017年8月17日发现主井皮带7#滚筒里侧轴承存在轴承内圈故障早期报警，通过采取相应措施，该滚筒直至运行至11月13日月度检修时进行更换。

4、创新点

5、效益分析

维修指导

准确的故障信息提示能指导有计划有针对性的检修，减轻工人劳动强度，提高故障识别率。

优化备件库存率

可根据故障统计进行备品备件量优化，减少盲目备件库存产生的资产占用及损耗

减人增效

可减少50%日常巡检工作人员。降低巡检工作量50%。

故障预防

可对设备故障进行早期预警，为机电设备检修维护提供准确可靠的依据，将因突发机电设备故障引起的意外停机率降为0。

该装置运行半年以来，共智能诊断出3处关键设备的潜在故障，分别为主井皮带4#滚筒里侧轴承剥落故障、7#滚筒里侧轴承点蚀故障和4#主电机轴伸端轴承轻微点蚀故障，为设备检修维护提供了科学依据，提高了主运输系统可靠性和设备运行效率，延长了设备使用寿命，降低了设备维修成本，具有明显的经济社会效益。

6、应用推广

率先在主井、1070一部胶带运输机上安装了大型设备在线监测与故障智能诊断系统，实现了主运输皮带机状态在线监测与故障预警，并计划向全矿井其他大型设备推广使用。

实践证明该故障诊断系统能及时发现大型设备关键部件的早期故障，比人工检测诊断更为超前更为精确，并能实时识别故障的严重程度，为机电设备检修维护提供准确可靠的依据，有效杜绝了重大机电事故的发生，保障了设备的安全平稳运行。

目前，全公司其他设备还未有类似系统，值得在其他矿井主通风机、排水泵、瓦斯泵、胶带运输机等大型机电设备上推广应用，将有力提高矿井机电设备管理水平，为减少企业资金投入及构筑企业良好形象起到极大的助推作用。