一種基于黑匣子的采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型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(shù)、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】
[0002] 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(chǎn)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(shù)量眾多，設備之間 互相制約，相互協(xié)調。
[0003] 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(xiàn)"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(chǎn)設備之一，其工作正常與否直接關系到井下 生產(chǎn)和人員的安全，關系到企業(yè)的經(jīng)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(chǎn)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。
[0004] 目前，我國大部分煤礦企業(yè)已經(jīng)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(chǎn)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(nèi)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(tǒng)，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(jīng)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(tǒng)，能夠在井上監(jiān)視 設備運行的情況，但監(jiān)測的參數(shù)基本是將機載顯示的參數(shù)通過網(wǎng)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(xiàn)，因此綜合振動信息的監(jiān)測系統(tǒng)還很少。國內(nèi)在采煤機故障診斷 方面的研宄處在起步階段，對故障機理和征兆聯(lián)系方面的研宄缺乏，大多停留依據(jù)電壓、電 流、溫度、角度等簡單參量監(jiān)測。
[0005] 從總體上看，現(xiàn)有采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和方法存在以下問題：
[0006] (1)監(jiān)測范圍不全面，監(jiān)測參數(shù)比較少，方法單一，難以實現(xiàn)損傷的定量和定位診 斷；
[0007] (2)監(jiān)測的參數(shù)采集后一般用于實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)存儲不方便，不便于之后綜合分析 之用；
[0008] (3)有線監(jiān)測系統(tǒng)井下布線困難，易損壞，成本高；
[0009] (4)無線監(jiān)測系統(tǒng)不成熟。
[0010] 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(xiàn)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(shù)據(jù)庫，合理的 分類分析海量的數(shù)據(jù)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(shù) 據(jù)能夠為采煤機狀態(tài)監(jiān)測做出顯著貢獻。
[0011] 采掘設備數(shù)據(jù)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(wǎng)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(nèi)部，實時 采集和記錄采掘設備工作的各種狀態(tài)參數(shù)。采掘設備"黑匣子"數(shù)據(jù)來源有兩類：一類是 采掘設備自身已有的傳感器采集的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)記錄儀通過長時 間記錄的采掘設備狀態(tài)參數(shù)（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。
[0012] 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：
[0013] (1)解決了井下設備工作狀態(tài)參數(shù)尤其是振動參數(shù)的獲取問題；
[0014] (2)解決了大容量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)；
[0015] (3)提高采煤機的安全運行效率，有利于保障生產(chǎn)的安全；
[0016] (4)為遠程狀態(tài)監(jiān)測和健康診斷系統(tǒng)的建立奠定基石；
[0017] (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；
[0018] (6)為提高采煤機的自動化和智能化控制提供重要參考數(shù)據(jù)；
[0019] (7)為采煤機的優(yōu)化設計提供基礎數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 本實用新型的主要目的在于利用黑匣子以及具有煤安證書的振動加速度傳感器， 研制一套采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，解決采煤機工作狀態(tài)參數(shù)的獲取、處理、分析問題，尤其針 對振動加速度信號。
[0021] 本實用新型是這樣實現(xiàn)的：一種基于黑匣子的采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其主要包 括采煤機黑匣子、具有煤安證書的本安型振動加速度傳感器、采煤機電控系統(tǒng)及各個部件 上的傳感器以及數(shù)據(jù)分析軟件，采煤機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(wǎng)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，其系統(tǒng)構成主要包括Windows XP/E主 控模塊，數(shù)據(jù)通信模塊，振動信號采集模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊；所述的本安型振動加速度傳感 器包括振動加速度傳感器，礦用信號阻燃電纜以及本安型信號調理板組成；所述的振動加 速度傳感器拾取煤礦井下機電設備工作狀態(tài)下的振動信號，該振動信號經(jīng)過礦用信號阻燃 電纜傳輸給本安型信號調理板，實現(xiàn)振動信號的采集。
[0022] 與現(xiàn)有采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：
[0023] (1)監(jiān)測范圍全面，監(jiān)測參數(shù)比較多，不僅包括電流、電壓、溫度、位移等采煤機的 一般工況信息，而且包括振動信息；
[0024] (2)監(jiān)測的參數(shù)能夠實時采集，數(shù)據(jù)存儲方便，能夠方便的應用于之后的綜合分 析；
[0025] (3)避免了有線監(jiān)測系統(tǒng)中復雜的井下布線，節(jié)約成本。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本實用新型系統(tǒng)結構圖；
[0027] 圖2是導入文件演示圖；
[0028] 圖3是導出文件演示圖；
[0029] 圖4是工況數(shù)據(jù)管理界面圖；
[0030] 圖5是參數(shù)數(shù)據(jù)管理界面圖；
[0031] 圖6是折線圖概況顯示；
[0032] 圖7是折線圖顯示；
[0033] 圖8是餅圖顯示；
[0034] 圖9是圖形顯示配置；
[0035] 圖10是左截割電機電流；
[0036] 圖11是截割電機輸入電壓；
[0037] 圖12是截割電機功率；
[0038] 圖13是煤巖硬度普氏系數(shù)與修正值比值的概率密度分布圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面結合附圖對本實用新型的實施例作進一步的描述：如圖1所示，一種基于黑 匣子的采煤機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其主要包括采煤機黑匣子、具有煤安證書的本安型振動加速 度傳感器、采煤機電控系統(tǒng)及各個部件上的傳感器以及數(shù)據(jù)分析軟件，采煤機黑匣子采用 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(wǎng) 口通信功能，多通道采集振動加速度